“风水球”为何能够持续旋转?动力来自何处?

宫华胜 中科院半导体所 3天前

图片



来源:神奇的流体

作者:宫华胜


在公园、酒店等场合经常出现自动旋转的石球,也称“风水球”,寓意着风生水起、财源滚滚。

图片

 | 风水球来自网络)

如此重的石球为何能够轻易旋转?旋转动力来自哪里?本文将着重介绍。

图片

 | 旋转的风水球来自网络)



※※石球是如何浮起的※※

利用水泵提供压力水至球窝中,球窝与石球间会形成一层水膜,在静压支承作用下,石球完全浮在水上。

图片

 | 石球浮起(正中状态时,石球不转)





静压支承原理:液压传动中,在支承工作面和载荷工作面间通入一定压力的液体,利用产生的静压力克服载荷力。虽然水膜压力较小,但与石球接触面积很大,产生的支承力极易克服石球重力,石球浮起后所受摩擦力很小。






※※石球是如何保持旋转的※※


正中状态时,石球与球窝间隙(水膜)均匀,石球不发生旋转。

将球托一侧垫高后,石球滚至低侧,使垫高一端间隙变大,出水量增大,而低侧出水量减小。

图片

 | 单侧垫高后,石球旋转

水从间隙流出过程中会对球面产生切向粘性力(即旋转力),出水量越大,旋转力越大。

图片

 | 球面旋转力

因此,高侧球面受到的旋转力更大(F1>F2),驱使球面旋转

图片

 | 单侧垫高后,石球开始旋转来自网络) 

最终,石球呈现持续转动的效果

图片

 | 左侧出水量大,球面顺时针旋转来自网络) 

欢迎指正和补充!

THE END


编辑:榛子さま图片