《在气流中悬浮定向自转的浮球会失重 自转速度越快失重越多》

南海区大沥镇盐步中心小学 广东 佛山 528247

一、实验测试方法是根据伯努利原理来设计的,如下图所示

实验(1),通过把六个反光贴片贴在浮球底部使浮球上轻下重不均匀,然后把浮球放入倾斜60°的气流中使浮球悬浮不自转。待浮球悬浮稳定后,测量鼓风机口的风速和浮球悬浮的高和远。

实验(2),把六个反光贴片分上、下、前、后、左、右均匀的贴在浮球表面,然后把浮球放入倾斜60°角的气流中使浮球悬浮定向自转。待浮球悬浮定向自转稳定后,测量鼓风机口的风速、浮球定向自转的转速数据和浮球悬浮的高和远。

实验(3),用实验(2)同一个浮球,把浮球放入倾斜45°角的气流中使浮球悬浮定向自转。待浮球悬浮定向自转稳定后,测量鼓风机口的风速,浮球定向自转的转速数据和浮球悬浮的高和远。

三、实验测试所用的仪器装置和材料

1.由台州高工电器有限公司出品的交流220V,直流6—12V功率0—60W转速0—3600r/min交直流两用调速鼓风机和底座支架一套。

2.由深圳聚茂源电子科技有限公司出品的标智GM816A量程为0.1—30m/s风速仪、数字风速计一部。

3.由广州市速为电子科技有限公司出品的2.5—99999RPM(转/分)的SW6234C激光式转速仪一部,外加反光贴片一包。

4.直径为11.5cm,外加贴了测转速的六个反光贴片,质量共为8.6g的空心泡沫浮球一个。

5.直尺、角尺、量角器一套。

四、实验测试结果如下表

实验(1) 实验(2) 实验(3)浮球质量 8.6g 8.6g 8.6g气流倾斜角度 60°角 60°角 45°角

六个反光贴片的分布集中贴在浮球底部均匀贴在浮球六个面均匀贴在浮球六个面浮球状态 悬浮不自转 悬浮定向自转 悬浮加快定向自转鼓风机口风速 16.7m/s 16.7m∕s 16.7m∕s浮球定向自转速度数据 0 288r/min 495r/min悬浮高 12cm 13cm 15.5cm悬浮远 11.5cm 12.5cm 29cm

五、分析和结论

1.通过实验(1)(2)的对比测试和图表结果的反映,两个实验其它条件相同,在这里浮球悬浮定向自转才是实验(2)比实验(1)浮球悬浮的高、悬浮的远的根本原因。而只有浮球在悬浮定向自转过程中减轻了、失重了才能产生这样的结果。所以结论就是:在气流中悬浮定向自传的浮球会失重。同理浮球是物体的范畴,所以做进一步推论就是:物体在气流中悬浮定向自转会失重。

2.通过实验(2)(3)的对比测试和图表结果的反映,两个实验其他条件相同,只是气流倾斜角度不同造成浮球悬浮定向自转转速不同。而实验(3)浮球悬浮定向自转转速大于实验(2)的浮球悬浮定向自转转速才是实验(3)浮球悬浮的更高、悬浮的更远的根本原因。同理,只有浮球在悬浮定向自转转速加快的过程中浮球减轻的更多、失重的更多才能产生浮球悬浮的更高、更远的结果。所以结论就是:在气流中,浮球悬浮定向自转转速越快失重越多。同理做进一步推论就是:物体在气流中悬浮定向自转转速越快失重越多。

3.根据上述结论,既然浮球失重是由浮球悬浮定向自转引起的。所以进一步推论:当物体在液体中定向自转时也会失重,定向自转转速越快失重越多。

六、对本论文的一些说明

1.本论文的新发现均来自于本人设计的专利号为ZL201920114930.8的,实用新型名称为《一种具有悬浮自转的浮球装置》的研发过程,本人特为论文的撰写做了进一步的实验测试和研究论证。本论文对龙卷风能够卷起很重的物体以及河道里的石头上浮滚动很远等成因有重要意义。

2.本人论证的浮球悬浮自转的原理,如下图所示,根据伯努利原理,浮球会在倾斜的气流中悬浮。同时气流在集肤效应的作用下会包裹浮球并沿着浮球表面流动。如图箭头所示,上部气流沿浮球表面按箭头方向向下流动并与地球引力方向相同而增大。下部气流沿着浮球表面按箭头方向向上流动并与地球引力方向相反而减小。这样就形成了一个推动浮球按箭头方向悬浮定向自转的气流,使浮球按图中浮球上部表面箭头方向自转起来。