一種利用旋轉液體測量重力加速度的裝置及方法制造方法及圖紙

本發明專利技術的一種利用旋轉液體測量重力加速度的裝置，包括固定底座，固定底座一端上方設置有可軸向轉動的旋轉平臺，旋轉平臺頂部設置有可跟隨旋轉平臺軸向轉動的圓柱形的圓筒，圓筒頂部開有筒口，固定底座另一端上方豎直設置有立桿，立桿上設置有水平懸臂，水平懸臂末端轉動連接有測量臂，測量臂末端平行設置有位于圓筒的筒口上方并可向圓筒內照射的激光器，水平懸臂上設置有用于檢測測量臂與水平懸臂之間夾角的角度測量器，旋轉平臺上設置有轉速測量裝置。本發明專利技術的有益效果是：結構設計合理，采用角度規測量角度，避免了人眼誤差，提高了實驗數據的精確度。同時測量角度的方法使得實驗操作更為簡單方便。

Device and method for measuring gravity acceleration by rotating liquid

A device for measuring acceleration of gravity by rotating liquid of the invention comprises a fixed base, a rotating platform can rotate in the axial direction is fixed above the base end, the rotating platform is arranged on the top of the cylinder can follow the axial rotation of the cylindrical rotating platform, the cylinder is provided with a cylinder, the other end of the fixed base is arranged above the vertical pole and the vertical rod is provided with a horizontal cantilever, the horizontal cantilever end is rotatably connected to the measuring arm, the end of the measuring arm are arranged in parallel is located above the cylinder cylinder and the cylinder to the laser irradiation, the horizontal cantilever is provided for measuring the angle between the arm and the horizontal cantilever angle measuring device is arranged on the rotating platform. Speed measuring device. The invention has the advantages that the structure design is reasonable, the angle is measured by an angle gauge, the human eye error is avoided, and the accuracy of the experimental data is improved. At the same time, the angle measurement method makes the experiment more simple and convenient.

【技術實現步驟摘要】
一種利用旋轉液體測量重力加速度的裝置及方法
本專利技術涉及一種利用旋轉液體測量重力加速度的裝置及方法。
技術介紹
目前，已有的利用旋轉液體測量重力加速度的方法中一種是高度差法，使用在旋轉圓筒側壁上的坐標紙對出旋轉液體的高度差，從而計算重力加速度。但是該種方法由于旋轉液體的液面最高點和最低點的高度差容易受到儀器偏心、轉速不穩和坐標紙精度低等因素導致測量誤差較大。第二種方法時激光平行轉軸入射法，該種方法通過激光在液面不變的位置入射，測量反射點與入射點距離從而計算出夾角，通過多次實驗得出光線夾角與旋轉周期T的平方的倒數的曲線，得出曲線斜率帶入公式即可得到重力加速度數值。該種方法由于儀器偏心等原因導致液面高度不變點位置隨圓筒轉動而發生變化，導致測量誤差較大，而且測量過程繁瑣。
技術實現思路
為解決以上技術上的不足，本專利技術提供了一種操作簡便，測量準確的利用旋轉液體測量重力加速度的裝置及方法。本專利技術是通過以下措施實現的：本專利技術的一種利用旋轉液體測量重力加速度的裝置，包括固定底座，所述固定底座一端上方設置有可軸向轉動的旋轉平臺，所述旋轉平臺頂部設置有可跟隨旋轉平臺軸向轉動的圓柱形的圓筒，所述圓筒頂部開有筒口，固定底座另一端上方豎直設置有立桿，所述立桿上設置有水平懸臂，所述水平懸臂末端轉動連接有測量臂，所述測量臂末端平行設置有位于圓筒的筒口上方并可向圓筒內照射的激光器，水平懸臂上設置有用于檢測測量臂與水平懸臂之間夾角的角度測量器，旋轉平臺上設置有轉速測量裝置。上述圓筒內底部中心豎直設置有細長標桿。上述水平懸臂和固定底座上均設置有氣泡水平儀。上述旋轉平臺的頂部設置有圓形的卡槽，所述卡槽底部為水平臺面，圓筒底部卡在卡槽內。上述旋轉平臺驅動連接有旋轉電機，所述旋轉電機連接有電機控制器。本專利技術利用旋轉液體測量重力加速度的裝置的測量方法，包括以下步驟：步驟1，向半徑為R的圓柱形的圓筒內注入水，旋轉平臺帶動圓筒軸向轉動，轉動的角速度為ω，轉動的周期為T；步驟2，待液面穩定后，激光器分別照射液面的最高點和最低點，測量并記錄下激光器照射液面的最高點時激光點和液面最高點夾角θ2，以及激光器照射液面的最低點時激光點和液面最低點夾角θ1；步驟3，計算水面最低點距離激光器高度h1，以及水面最高點距離激光器高度h2，計算公式為：h1＝Rtanθ1，h2＝2Rtanθ2；液面最高處與最低處的高度差為Δh＝h1-h2，利用公式計算出重力加速度g。步驟2中，判斷最低點時，在圓筒內底部中心豎直設置細長標桿，細長標桿與水面交接的點即為最低點。在步驟2中，采用安裝在水平懸臂上的角度測量器測量夾角θ1和夾角θ2。本專利技術的有益效果是：結構設計合理，將原來通過坐標紙測量距離改為通過精度高的顯數角度規測量角度，避免了人眼誤差，提高了實驗數據的精確度。同時測量角度的方法使得實驗操作更為簡單方便。附圖說明圖1為本專利技術的結構示意圖。其中：1固定底座，2立桿，3水平懸臂，4氣泡水平儀，5角度測量器，6測量臂，7激光器，8圓筒，9卡槽，10旋轉平臺，11細長標桿，12轉速測量裝置，13電機控制器。具體實施方式下面結合附圖對本專利技術做進一步詳細的描述：如圖1所示，本專利技術的一種利用旋轉液體測量重力加速度的裝置，包括固定底座1，固定底座1一端上方設置有可軸向轉動的旋轉平臺10，旋轉平臺10驅動連接有旋轉電機，旋轉電機連接有電機控制器13。電機控制器13實時控制旋轉平臺10的轉動速度和時間。旋轉平臺10頂部設置有可跟隨旋轉平臺10軸向轉動的圓柱形的圓筒8。為了方便將圓筒8固定，旋轉平臺10的頂部設置圓形的卡槽9，卡槽9底部為水平臺面，圓筒8底部卡在卡槽9內。圓筒8頂部開有筒口，固定底座1另一端上方豎直設置有立桿2，立桿2上設置有水平懸臂3，水平懸臂3末端轉動連接有測量臂6，測量臂6末端平行設置有位于圓筒8的筒口上方并可向圓筒8內照射的激光器7，水平懸臂3上設置有用于檢測測量臂6與水平懸臂3之間夾角的角度測量器5，旋轉平臺10上設置有轉速測量裝置12。水平懸臂3和固定底座1上均設置有氣泡水平儀4，通過氣泡水平儀4可以將水平懸臂3和固定底座1調實時進行調整，使其保持水平。圓筒8內底部中心豎直設置有細長標桿11。在尋找最低點時，通過人眼觀察導致的主觀誤差較大，所以在圓筒8中心固定一根細長標桿11，細長標桿11與水面的交界處即為我們尋找的最低點。本專利技術的測量方法，包括以下步驟：步驟1，向半徑為R的圓柱形的圓筒8內注入水，旋轉平臺10帶動圓筒8軸向轉動，轉動的角速度為ω，轉動的周期為T；步驟2，待液面穩定后，激光器7分別照射液面的最高點和最低點，測量并記錄下激光器7照射液面的最高點時激光點和液面最高點夾角θ2，以及激光器7照射液面的最低點時激光點和液面最低點夾角θ1；判斷最低點時，在圓筒8內底部中心豎直設置細長標桿11，細長標桿11與水面交接的點即為最低點；采用安裝在水平懸臂3上的角度測量器5測量夾角θ1和夾角θ2。步驟3，計算水面最低點距離激光器7高度h1，以及水面最高點距離激光器7高度h2，計算公式為：h1＝Rtanθ1，h2＝2Rtanθ2；液面最高處與最低處的高度差為Δh＝h1-h2，利用公式計算出重力加速度g。公式的推導過程如下：由圓周受力分析公式Ncosθ＝mg，Nsinθ＝mxω2；(1.1)得出公式：在最低點時：x＝0在最高點時：x＝R；最高處與最低處液面的高度差為Δh，那么點(R，y0+Δh)就落在了液面形成拋物線上，即：其中：D＝2R；(1.6)最終得到公式：將各個參數帶入公式就可以計算出重力加速度g。以上所述僅是本專利的優選實施方式，應當指出，對于本
的普通技術人員來說，在不脫離本專利技術原理的前提下，還可以做出若干改進和替換，這些改進和替換也應視為本專利的保護范圍。本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種利用旋轉液體測量重力加速度的裝置，其特征在于：包括固定底座，所述固定底座一端上方設置有可軸向轉動的旋轉平臺，所述旋轉平臺頂部設置有可跟隨旋轉平臺軸向轉動的圓柱形的圓筒，所述圓筒頂部開有筒口，固定底座另一端上方豎直設置有立桿，所述立桿上設置有水平懸臂，所述水平懸臂末端轉動連接有測量臂，所述測量臂末端平行設置有位于圓筒的筒口上方并可向圓筒內照射的激光器，水平懸臂上設置有用于檢測測量臂與水平懸臂之間夾角的角度測量器，旋轉平臺上設置有轉速測量裝置。

【技術特征摘要】
1.一種利用旋轉液體測量重力加速度的裝置，其特征在于：包括固定底座，所述固定底座一端上方設置有可軸向轉動的旋轉平臺，所述旋轉平臺頂部設置有可跟隨旋轉平臺軸向轉動的圓柱形的圓筒，所述圓筒頂部開有筒口，固定底座另一端上方豎直設置有立桿，所述立桿上設置有水平懸臂，所述水平懸臂末端轉動連接有測量臂，所述測量臂末端平行設置有位于圓筒的筒口上方并可向圓筒內照射的激光器，水平懸臂上設置有用于檢測測量臂與水平懸臂之間夾角的角度測量器，旋轉平臺上設置有轉速測量裝置。2.根據權利要求1所述利用旋轉液體測量重力加速度的裝置，其特征在于：所述圓筒內底部中心豎直設置有細長標桿。3.根據權利要求1所述利用旋轉液體測量重力加速度的裝置，其特征在于：所述水平懸臂和固定底座上均設置有氣泡水平儀。4.根據權利要求1所述利用旋轉液體測量重力加速度的裝置，其特征在于：所述旋轉平臺的頂部設置有圓形的卡槽，所述卡槽底部為水平臺面，圓筒底部卡在卡槽內。5.根據權利要求1所述利用旋轉液體測量重力加速度的裝置，其特征在于：所述旋轉平臺驅動連接有旋...

【專利技術屬性】
技術研發人員：宋朋，吳思，趙猛，
申請(專利權)人：濟南大學，
類型：發明
國別省市：山東,37