磁柱式牛頓擺的制作方法
【專利摘要】本實用新型涉及一種教學演示用的磁柱式牛頓擺。其技術方案是：包括底座、矩形支架、擺桿、軸承、磁柱，所述底座上部固定矩形支架，矩形支架的頂部通過軸承連接五根硬質擺桿，每個擺桿的下端分別固定磁柱，擺桿在矩形支架形成空間內自由擺動；所述磁柱采用永磁體制成的圓柱形或長方體形的撞柱，且五個磁柱排列成一條直線，同名磁極相對靜止放置。有益效果是：在每次碰撞的能量傳遞率得以提高，因而增加了牛頓擺的擺動的時間，其結構更簡單，演示效果更好，更加新穎別致。
【專利說明】磁柱式牛頓擺

【技術領域】
[0001]本實用新型涉及一種教學演示器具的牛頓擺，特別涉及一種磁柱式牛頓擺。

【背景技術】
[0002]牛頓擺是一個20世紀60年代發明的桌面演示裝置，幾個質量相同大小一致的鋼球由吊繩固定，彼此緊密排列，拉起最左側的一個鋼球，釋放后鋼球回擺時碰撞緊密排列的另外四個球，最右邊的有且僅有一個球將被彈出，反之亦然，拉起右邊的若干個鋼球也會彈起左邊的若干的鋼球，以此來演示動量守恒定律，但這種傳統的牛頓擺能量損失較大，擺動時間短，觀賞及演示效果有待提高。


【發明內容】

[0003]本實用新型的目的就是針對現有技術存在的上述缺陷，提供一種擺動時間長，結構新穎、演示效果好的磁柱式牛頓擺。
[0004]其技術方案是:包括底座、矩形支架、擺桿、軸承、磁柱，所述底座上部固定矩形支架，矩形支架的頂部通過軸承連接五根硬質擺桿，每個擺桿的下端分別固定磁柱，擺桿在矩形支架形成空間內自由擺動；所述磁柱采用永磁體制成的圓柱形或長方體形的撞柱，且五個磁柱排列成一條直線，同名磁極相對靜止放置。
[0005]上述的磁柱的同名磁極的距離是磁柱長度的一半。
[0006]本實用新型的有益效果是:1、剛性擺桿替柔性擺線，減少了擺線自身在垂直擺動方向的震動，進而減小了碰撞過程中的能量消耗；2、采用磁柱間接碰撞代替鋼球直接碰撞，當左邊回擺的磁柱靠近相鄰磁柱時，因為受同名磁極磁場力作用，磁極互相排斥，距離越近排斥力越大，所以能夠避免直接碰撞；因磁柱之間沒有直接碰撞，避免了鋼球碰撞發聲帶的耗能，能量能夠更多的傳遞到下一個磁柱，如此反復的次數更多；3、擺桿和支架通過軸承連接，擺動過程中的摩擦損耗進一步減小，擺動時間更長；
[0007]本實用新型改進之后在每次碰撞的能量傳遞率得以提高，因而增加了牛頓擺的擺動的時間，其結構更簡單，演示效果更好，更加新穎別致。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0008]附圖1是本實用新型的主視圖；
[0009]附圖2是本實用新型的俯視圖；
[0010]附圖3是本實用新型的左視圖；
[0011]附圖4是左側磁柱起始擺動狀態圖；
[0012]附圖5是右側磁柱彈起狀態圖；
[0013]上圖中:底座1、矩形支架2、擺桿3、軸承4、磁柱5。

【具體實施方式】
[0014]結合附圖1-5，對本實用新型作進一步的描述:
[0015]本實用新型包括底座1、矩形支架2、擺桿3、軸承4、磁柱5，所述底座I上部固定矩形支架2，矩形支架2的頂部通過軸承4連接五根硬質擺桿3，每個擺桿3的下端分別固定磁柱5，擺桿3在矩形支架形成空間內自由擺動；所述磁柱5采用永磁體制成的圓柱形或長方體形的撞柱，且五個磁柱5排列成一條直線，同名磁極相對，并使其保持同名磁極的距離是磁柱長度的一半，實現在靜止狀態下的相對穩定；擺桿采用可以采用木質或鋁合金等非磁性金屬制成。
[0016]通過擺桿和軸承的作用，使得磁柱不能發生扭轉錯位。
[0017]本實用新型采用永磁體制成的磁柱5代替傳統牛頓擺中直接碰撞的鋼球，運用磁力互相排斥磁柱實現動量的傳遞；而且，磁柱采用永磁體加工成長方體或圓柱形結構，組裝時同名磁極相互靠近，且間距是磁柱長度的一半，靜止時能夠保持在豎直方向的平衡位置。
[0018]另外，本實用新型采用具有無磁性的硬質的擺桿4代替原來的柔性擺線，擺桿能夠有效限制磁柱對撞時的扭轉；通過軸承3與水平支架相連接，每次擺動過程中摩擦耗能更少。
[0019]本實用新型的工作原理是:
[0020]在演示開始時，提升左側磁柱的高度，磁柱釋放后，在重力作用下向右擺動，進入磁力區域后，由于同名磁極的互相排斥作用，動能轉換為磁場勢能，之后勢能又轉化為最右側磁柱的動能，將其向右彈出，如圖5。如此循環往復，實現動能和勢能的轉化，演示動量守恒定律。本實用新型作為原有牛頓擺的改良設計，由原來直接碰撞的鋼球改為用磁力互相排斥的永磁鐵撞柱。對于結構形式也進行了改進，其特征在于原來的柔性擺線換為具有一定剛度的硬質的擺桿，擺桿能夠有效控制磁柱對撞時的扭轉。
【權利要求】
1.一種磁柱式牛頓擺，其特征是:包括底座(I)、矩形支架(2)、擺桿(3)、軸承(4)、磁柱(5)，所述底座(I)上部固定矩形支架(2)，矩形支架(2)的頂部通過軸承(4)連接五根硬質擺桿(3)，每個擺桿(3)的下端分別固定磁柱(5)，擺桿(3)在矩形支架形成空間內自由擺動；所述磁柱(5)米用永磁體制成的圓柱形或長方體形的撞柱,且五個磁柱(5)排列成一條直線，同名磁極相對靜止放置。
2.根據權利要求1所述的磁柱式牛頓擺，其特征是:所述的磁柱(5)的同名磁極的距離是磁柱長度的一半。
【文檔編號】G09B23/08GK203838921SQ201420227948
【公開日】2014年9月17日 申請日期:2014年5月6日 優先權日:2014年5月6日
【發明者】任冬亮, 劉洋, 張志強, 張志剛, 鄧春林, 王東航 申請人:任冬亮