一种新型落球开关装置的制作方法

本实用新型涉及一种新型落球开关装置，属于物理实验装置领域。

背景技术：

研究和测定液体的粘滞系数，不仅在材料科学研究方面，而且在工程技术以及其他领域有很重要的作用。各种实际液体具有不同程度的粘滞性，当液体流动时，平行于流动方向的各层流体速度都不相同，即存在着相对滑动，于是在各层之间就有摩擦力产生，这一摩擦力称为粘滞力，它的方向平行于接触面，其大小与速度梯度及接触面积成正比，比例系数η称为粘度。它是表征液体粘滞性强弱的重要参数。

当金属小球在粘性液体中下落时，它受到三个铅直方向的力：小球的重力mg(m为小球质量)、液体作用于小球的浮力f为ρgv小球体积，ρ是液体密度)和粘滞阻力f(其方向与小球运动方向相反)。如果液体无限深广，在小球下落速度v较小情况下，有：f＝6πηrv(1)，上式称为斯托克斯公式，其中r是小球的半径；η称为液体的粘度，其单位是pa·s。小球开始下落时，由于速度尚小，所以阻力也不大；但随着下落速度的增大，阻力也随之增大。最后，三个力达到平衡，即：mg＝ρgv+6πηvr，于是，小球作匀速直线运动，由上式可得：式(2)在推导过程中假设了小球在无限广的液体中，而实际实验时，待测液体必须盛于容器中，也就是在有限广的液体中，那么要尽可能地减少误差，就应当使小球四周受力对称，故小球沿筒的中心轴线下降，否则，将会增大系统性误差，式(2)须做如下改动方能符合实际情况：其中r表示量筒的半径，r表示小球的半径。式(3)的前提条件之一就是小球沿筒的中心轴线下降，传统的落球方法有三种：

1、通过镊子手动将小球落入待测液体，这或多或少会给小球施加一定的作用力，导致不能保证小球处于中心位置下落；

2、用磁开关控制小球的释放，这种方法必须配合特定的调节支架，虽然显著提高了实验效果，但操作复杂并增加了实验成本；

3、用激光光电传感器测量仪器上的落球装置，小球从铜质导管中释放时在与导管壁的碰撞过程中获得一定了水平速度后进入液面，这就会导致测量结果的误差。

技术实现要素：

本实用新型要解决的技术问题是，克服现有技术的缺陷，提供一种成本低、效果好、操作方便且能够保证小球沿筒的中心轴线下降的新型落球开关装置。

为解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案为：

一种新型落球开关装置，包括量筒，所述量筒上设置有固定装置，所述固定装置上设置有落球装置，所述落球装置为v形中空结构，所述落球装置的两侧下方开设有凹槽，所述落球装置最低点处开设有落球口，所述落球装置上位于所述凹槽内侧开设有进球口，所述固定装置包括环形主体部，所述环形主体部上部连有两个支管架，所述支管架用于固定所述凹槽，所述环形主体部下方开设有环形卡槽，所述环形卡槽套在所述量筒上端。

所述落球装置的材质为pc材料。

所述支管架上部为v型结构，所述v型结构最低点插入所述凹槽内。

本实用新型的有益效果：本实用新型提供的一种新型落球开关装置，解决了传统落球方式中存在的缺陷，操作简单，只需将落球开关装置套在量筒口上，轻轻按压中心定位落球口的上方位置即可实现小球沿筒的中心轴线下降，避免了传统落球方法导致实验的误差与繁琐的操作，起到四两拨千斤的效果。

附图说明

图1为本实用新型中落球装置的结构示意图；

图2为本实用新型中固定装置的结构示意图；

图3为本实用新型中落球装置和固定装置的连接结构示意图；

图4为本实用新型一种新型落球开关装置的总体结构示意图。

图中附图标记如下：1-落球装置；2-固定装置；3-量筒；4-小球；11-凹槽；12-进球口；13-落球口；21-环形卡槽；22-支管架。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型作进一步描述，以下实施例仅用于更加清楚地说明本实用新型的技术方案，而不能以此来限制本实用新型的保护范围。

如图1到图4所示，一种新型落球开关装置，包括量筒3，量筒3上设置有固定装置2，固定装置2上设置有落球装置1。

落球装置1为v形中空结构，为pc材料制备的软管，落球装置1的两侧下方开设有凹槽11，落球装置1最低点处开设有落球口13，落球装置1上位于凹槽11内侧开设有进球口12。当小球4放入进球口12，就会沿着斜面滚到中心最低点，即中心定位的落球口13。落球装置1未被挤压时，落球口13的直径小于小球4的直径，当轻轻按压中心定位的落球口13的位置时，由于弹性形变会增大落球口13的孔径，随着按压力度的增大，当落球口13的孔径大于小球4直径时，此时小球失去管壁对它的支持力，由于重力作用就会沿着量筒3的中心轴线下降。

固定装置2包括环形主体部，环形主体部上部连有两个支管架22，支管架22用于固定凹槽11，支管架22上部为v型结构，v型结构最低点插入凹槽11内。环形主体部下方开设有环形卡槽21，环形卡槽21套在量筒3上端。环形卡槽21宽度略大于量筒3筒壁的厚度，使其能保证刚好能固定在量筒3顶部，保证其不会顺着量筒3外壁下落，并且不会左右移动。

本实用新型的工作过程为：首先通过图1所示落球装置1两端的凹槽11将落球装置1固定在图2所示的支管架22上，形成整体的落球开关装置，如图3所示。然后。利用环形卡槽21设计将整个装置套在量筒3口上。再然后，将小球放入如图1所示的进球口12，小球4沿着斜面滚到中心最低点，即中心定位落球口13。最后，轻轻按压中心定位落球口13的上方位置，以此来增大落球口13的孔径，随着按压力度的增大，当落球口13的孔径大于小球4直径时，此时小球4失去管壁对它的支持力，由于重力作用就会沿筒的中心轴线下降。

本实用新型采用录像落球法配合新型落球开关装置对温度t＝20.5℃时的蓖麻油进行了测试：粘滞系数为η＝1.0021pa·s与经验公式对比，η＝5.60×e^-0.0838t＝1.0049pa·s，可以明显看出安装了新型落球开关装置的实验设备测得蓖麻油的粘滞系数为η＝1.0021pa·s与公认值误差仅为0.27％。这极大的减小了实验误差，大大提了实验的精确性。

以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。