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速度矢量夹角可变的科氏加速度演示仪

2014-07-08王晓炜章璐王泽华张棉好

机械工程师 2014年9期

王晓炜,章璐,王泽华,张棉好

(浙江师范大学工学院、职业技术教育学院,浙江 金华 321004)

0 引 言

对科里奥利加速度(简称“科氏加速度”)的分析,是《理论力学》和《机械原理》课程中的难点,主要是科氏加速度的产生原因和方向判断方法较难理解,而现有的演示仪只解决了水平式和立式两种特殊状态下的现象演示,不能演示倾斜方位下的现象演示和角度变化过程时的现象变化,从而学生较难理解速度矢量夹角变化对科氏加速度的影响。本文通过分析科氏加速度的产生原理,设计了一种速度矢量角度可变、可以在任意平面内演示科氏加速度的演示仪。

1 科氏加速度简介

当动系作定轴转动时,动点在某瞬时的绝对加速度等于该瞬时它的牵连加速度、相对加速度与科氏加速度的矢量和,而科氏加速度是由于动系为转动时,牵连运动与相对运动相互影响产生的。

科氏加速度是动参考系的转动与动点相对动参考系运动相互耦合引起的加速度,具体表达式为。式中,为科氏加速度矢量为牵连运动的角速度矢量为相对运动的速度矢量。

2 速度矢量夹角可变的科氏加速度演示仪

2.1 演示仪结构

图1 所示的速度矢量夹角可变的科氏加速度演示仪主要由牵连运动组件、相对运动组件组成,其中牵连运动组件由变频电机、同步带轮、机架、连接器、轴承、轴承架和大转盘组成,相对运动组件由支撑架、推杆电机、直流电机、演示台、演示轮和演示带组成。……

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