一种伯努利方程演示仪的制作方法
【专利摘要】本发明属于教学演示实验设备【技术领域】，具体涉及一种伯努利方程的演示仪。本发明提供的伯努利方程演示仪由理想流体演示区、粘滞流体演示区组成，并构成演示仪的正面和反面；理想流体演示区包括A刻度板、A导流管、A演示管、液体槽四个部分；所述粘滞流体演示区包括B刻度板、漏斗、B演示管、B导流管四个部分；在理想流体演示区中，通过在导流管中通过高速气流，观察演示管中液体液面的高度来演示理想流体的伯努利方程；粘滞流体演示区中，通过演示管中粘滞流体流出速度的不同来演示粘滞流体的伯努利方程。本发明体积小、携带方便、操作简单，稳定性好，适合携带到课堂作随堂演示。
【专利说明】一种伯努利方程演示仪
【技术领域】
[0001]本发明属于教学演示实验设备【技术领域】，具体涉及一种可以同时演示理想流体伯努利方程和粘滞流体伯努利方程的演示仪。
【背景技术】
[0002]伯努利方程是流体力学中最基本的方程之一，在工程设计中有大量的应用。同时伯努利方程在理想流体和粘滞流体中有不同的表现形式，其本质是反映了流体内部的能量守恒关系，透彻的理解这一方程对学生学好流体力学关系重大。
[0003]由于流体是连续介质，其中的能量关系很难显现出来，所以学生在理解、掌握这一基本理论的过程中存在很大的困难，急需有一个好的演示仪器对理论加以诠释，本仪器正是填补了这项空白，收到了很好的课堂教学效果。
【发明内容】
[0004]本发明的目的是提供一种体积小、携带方便、操作简单，稳定性好，可以在课堂上分别演示理想流体、粘滞流体情况下的伯努利方程的装置。
[0005]本发明提供的伯努利方程演示仪，结构如图1、2、3所示，由理想流体演示区1、粘滞流体演示区2组成，并构成演示仪的正面和反面；其中:
理想流体演示区I (如图2所示，为正面)，包括:A刻度板3、A导流管4、A演示管5、液体槽6四个部分。其中，液体槽6位于整个演示区I的下方；A刻度板3位于演示区后方；A亥IJ度板3材料不限，刚性即可；A导流管4由几段直径不同的管子组成，各段管间密封连接，相互连通，水平放置，且固定于A刻度板上；A演示管5由一组管径相同的竖直放置的透明管子组成，每根管的上端分别与一段直径不同的A导流管密封连通，下端开口，置于液体槽6内。演示时先将液体槽中注入染色的液体，在导流管的一端用气泵吹气，观察各演示管中液体上升的高度。
[0006]粘滞流体演示区2 (如图3所示，为反面)，包括:B刻度板7、漏斗8、B演示管9、B导流管10四个部分。其中，B刻度板7在A刻度板3的另一面，即B刻度板7与A刻度板3共用一块板的两面；B导流管10粗细均匀，水平放置，位于演示区2下部，末端装有一个开关；B演示管9亦由一组相同管径的等间距竖直放置的透明管子组成，各B演示管上端开放，下端与B导流管10相通，连通处与外界密封，整组B演示管9的各管分别固定在B刻度板7上；漏斗8与B演示管9最边上的一根相连。演示时，先将导流管的开关闭合，将染色的粘滞流体从漏斗中缓慢注入，至各演示管近乎充满，然后打开开关，观察粘滞流体流出时的特点。
[0007]本发明中，所有部件均采用刚性透明材料。
[0008]本发明中，A导流管(4)的各段管子内径的倒数(Ι/d)成等差关系。
[0009]A刻度板3和B刻度板7上有刻度线，或者粘贴刻度纸，帮助观察者更清晰地观察演示效果。
[0010]本发明中，用染色液面上升高度的方法演示理想流体伯努利方程；用染色粘滞流体下降速度的方法演示粘滞流体伯努利方程。
[0011]本发明演示仪体积小、携带方便、操作简单，稳定性好，可以在课堂上分别演示理想流体、粘滞流体情况下的伯努利方程。
【专利附图】
【附图说明】
[0012]图1为本演示仪的侧视图。
[0013]图2为本演示仪的正面,是理想流体演示区装置示意图。
[0014]图3为本演示仪的反面，是粘滞流体演示区装置示意图。
[0015]图中标号:1为理想流体演示区，2为粘滞流体演示区，3为A刻度板，4为A导流管，5为A演示管,6为液体槽，7为B刻度板,8为漏斗,9为B演示管，10为B导流管。
【具体实施方式】
[0016]本发明提供的伯努利方程演示仪由:理想流体演示区1、粘滞流体演示区2组成，结构如图1、2、3所示。其中:
理想流体演示区I (如图2所示)，包括A刻度板3、A导流管4、A演示管5、液体槽6四个部分。刻度板的作用一方面用来固定导流管，另一方面用来帮助观察现象，尺寸以既方便观察又方便搬运为原则，厚度不限，刚性即可，故本装置中采用有机玻璃板作为刻度板的基底，尺寸60cm*50cm，并将打好的刻度纸贴于表面；A导流管各段必须刚性，且长度相同，取1cm左右，本装置中采用有机玻璃管，各段导流管的内径倒数(Ι/d)成等差关系，各段管间密封连接，相互连通，水平放置汸演示管由一组相同的竖直放置的透明、刚性管子组成，直径不限，本装置亦采用有机玻璃管，每根管的上端分别与一段直径不同的导流管密封连通，下端开口，置于液体槽内；液体槽可采用透明的有机玻璃制成，尺寸60Cm*6Cm*8Cm。
[0017]演示时先将液体槽中注入染色的液体(例如红墨水)，在导流管的一端用气泵吹气，观察各演示管中液体上升的高度。
[0018]粘滞流体演示区2 (如图3所示)，包括B刻度板7、漏斗8、B演示管9、B导流管10四个部分。B刻度板7与A刻度板3共用一块板的两面；漏斗尺寸、材质不限，下端与B演示管最边上的一根相连；B演示管亦由一组相同的等间距竖直放置的刚性透明管子组成，直径不限，本装置也采用有机玻璃管，各B演示管上端开放，下端与一粗细均匀的B导流管相通，连通处与外界密封，整组演示管的各管分别固定在B刻度板上；B导流管水平放置，应为刚性、透明材料，本装置采用有机玻璃管，导流管的末端装有一个开关。
[0019]演示时，先将导流管的开关闭合，将染色的粘滞流体(例如掺了红墨水的甘油)从漏斗中缓慢注入，至各演示管近乎充满，然后打开开关，观察粘滞流体流出时的特点。
【权利要求】
1.一种伯努利方程演示仪，用于分别演示理想流体和粘滞流体情况下伯努利方程，其特征在于由理想流体演示区、粘滞流体演示区组成，并构成演示仪的正面和反面；其中: 所述理想流体演示区，包括:A刻度板、A导流管、A演示管、液体槽四个部分；其中，液体槽位于整个演示区的下方；A刻度板上有刻度线；A导流管由几段直径不同的管子组成，各段管间密封连接，相互连通，水平放置，且固定于A刻度板上；A演示管由一组管径相同的竖直放置的透明管子组成，每根管的上端分别与一段直径不同的A导流管密封连通，下端开口，置于液体槽内； 所述粘滞流体演示区，包括:B刻度板、漏斗、B演示管、B导流管四个部分；其中，B刻度板在A刻度板的另一面，即B刻度板与A刻度板共用一块板；B导流管粗细均匀，水平放置，位于演示区下部，末端装有一个开关；B演示管由一组相同管径的等间距竖直放置的透明管子组成，各B演示管上端开放，下端与B导流管相通，连通处与外界密封，B演示管的各管分别固定在B刻度板上；漏斗与B演示管最边上的一根相连。
2.如权利要求1所述的伯努利方程演示仪，其特征在于所有部件均采用刚性透明材料。
3.如权利要求1所述的伯努利方程演示仪，其特征在于组成A导流管的各段管子内径倒数成等差关系。
4.如权利要求1所述的伯努利方程演示仪，其特征在于用染色液面上升高度的方法演示理想流体伯努利方程。
5.如权利要求1所述的伯努利方程演示仪，其特征在于用染色粘滞流体下降速度的方法演示粘滞流体伯努利方程。
6.如权利要求1所述的伯努利方程演示仪，其特征在于A刻度板和B刻度板上有刻度线，或者粘贴刻度纸，帮助观察者更清晰地观察演示效果。
【文档编号】G09B23/12GK104282203SQ201410501877
【公开日】2015年1月14日 申请日期:2014年9月27日 优先权日:2014年9月27日
【发明者】吕景林 申请人:复旦大学