Arduino 实验装置验证漩涡方向问题

zoologist

之前入手过一个9.9元的小水泵【参考1】，正好这次做实验用上了。他的工作电压最高是12V，我用MOS管 + Arduino的PWM来实现电压的控制。电路图和之前一个控制小灯泡的非常类似【参考2】。

1. #define PWMPin 10
   
2. 
   
3. 
   
4. 
   
5. int n=255;
   
6. 
   
7. void setup()
   
8. 
   
9. {
   
10. 
    
11. Serial.begin(9600);
    
12. 
    
13. //该端口需要选择有#号标识的数字口
    
14. 
    
15. pinMode(PWMPin,OUTPUT);
    
16. 
    
17. }
    
18. 
    
19. 
    
20. 
    
21. void loop()
    
22. 
    
23. {
    
24. 
    
25. char c;
    
26. 
    
27. 
    
28. 
    
29. while (Serial.available() > 0)
    
30. 
    
31. {
    
32. 
    
33. c=Serial.read();
    
34. 
    
35. if (']'==c)
    
36. 
    
37. {
    
38. 
    
39. n=n+5;
    
40. 
    
41. }
    
42. 
    
43. if ('['==c)
    
44. 
    
45. {
    
46. 
    
47. n=n-5;
    
48. 
    
49. }
    
50. 
    
51. //这里为了方便，加入一个可以直接开到最大值的字符
    
52. 
    
53. if ('/'==c)
    
54. 
    
55. {
    
56. 
    
57. n=255;
    
58. 
    
59. }
    
60. 
    
61. //这里为了方便，加入一个可以直接关闭的字符
    
62. 
    
63. if ('.'==c)
    
64. 
    
65. {
    
66. 
    
67. n=0;
    
68. 
    
69. }
    
70. 
    
71. if (n>255) {n=0;}
    
72. 
    
73. if (n<0) {n=255;}
    
74. 
    
75. analogWrite(PWMPin,n);
    
76. 
    
77. Serial.println(n);
    
78. 
    
79. 
    
80. 
    
81. }
    
82. 
    
83. }

复制代码

电路图


具体的实验内容是：使用一个底部有孔的小盆，证明放水时产生漩涡的方向和地球自转偏向力无关，而和放水时水流方向有关。

http://v.qq.com/page/x/s/q/x01737c07sq.html



参考：

http://www.lab-z.com/waterpump/? ... Sjzo0wnFsIu1w%3D%3D 小水泵套件
http://www.lab-z.com/mos%E6%8E%A ... %E5%AE%9E%E9%AA%8C/ MOS控制小灯泡的实验

superid888

实验不错
如果水池更大些，结果可能有所不同，现实中北半球江湖的漩涡，台风，洋流都是逆时针的。

zoologist

superid888 发表于 2015-11-20 10:41
实验不错
如果水池更大些，结果可能有所不同，现实中北半球江湖的漩涡，台风，洋流都是逆时针的。

哦 中间有个视频你可以看一下

只有大到一定规模，并且和地球有相对运动才会出现北半球和南半球的差异

sanyouhi

首先为楼主的探索精神点个赞{:soso_e179:}

不过楼主有一点错了，这个实验的目的是让人们明白科里奥利力确实存在且能对物体的运动产生影响，当然这不能怪楼主，在国内一些科普文章中介绍这种现象时都没有说一个前提条件：外部干扰尽可能的少，也就是在放水的时候要尽可能的保证水是静止的，因为在如此小尺度范围内科里奥利力是极容易被“影响”的，就像傅科摆，如果人过去推它一下同样不再像所说的那样运动。

但是一旦在大尺度系统里，这种力所具有的能量将是不可忽略和人类目前难以左右的，这也正是研究科里奥利力的意义。所以，总的说来，科里奥利力和漩涡的旋转方向还是有因果关系的。

zoologist

sanyouhi 发表于 2015-11-21 15:54
首先为楼主的探索精神点个赞

不过楼主有一点错了，这个实验的目的是让人们明白科里奥利力确 ...

我验证的目标是澡盆之类的漩涡，

科里奥利力是惯性力啊～

如果物体和地面没有相对运动是不会受到这个力的影响

或者说，如果让你设计这个实验，你觉得如何设计才能证明是科里奥利力或者不是它影响浴缸中的漩涡方向呢？

sanyouhi

zoologist 发表于 2015-11-21 19:31
我验证的目标是澡盆之类的漩涡，

科里奥利力是惯性力啊～

只要在现实中你能保证水的静止（视觉上没有明显的对流等）并且无风就可以，因为现实中完全静止的液态水是完全不存在的，必然存在微扰，有这么一点微扰就足以使下泄中的水流在水平方向产生速度分量，这个时候科里奥利就足以对这个漩涡的形成发挥作用。

同时，因为实验条件也排除了除重力外其他作用力的影响（当然你也可以考虑宇宙粒子流），所以只需要再对重力进行一下分析就可以将它排除，答案自现。

如果你这个实验验证要检验的是影响漩涡旋转方向的因素，那么这个从你这个实验的条件题设是无法得出科里奥利力与漩涡方向无关这个结论的，能得出的结论只有“漩涡旋转方向与放水水流方向有关”。