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[小剧场]超叛逆! 会回转的反转魔石 [复制链接] [加入收藏]

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离线 elevenyuk
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只看楼主 倒序阅读  [楼主]0  发表于: 2017-01-09 12:01:04
前面一期拓一有提到一款结合【费氏数列】的玩具,引起了大伙的共鸣。不过说到学科的折磨程度,数理化向来是难分伯仲的,“物理难,化学繁,数学更是不一般”。
所以拓一接下来再为大家介绍一款物理向的小玩意,我相信,能玩明白的绝对是学中之霸!


这个超经典的科学玩具,当你以顺时针方向旋转它,它转一转便不可思议的自己停下来改为逆时针旋转。这完全不合逻辑嘛!难道角动量守恒定律被打破了?


拓一起初还以为这是新的刮痧棒或是啥呢,想不到竟然隐藏了这麽有趣的现象!
而这款不合逻辑的经典科学玩具,可是古代凯尔特人就开始玩了喔!
拓一不由得跪下了,难道我这么多年物理就是白学了吗!?


事实上没错,拓一的物理果真都还给老师了,角动量守恒定律并没有被打破,反而是因为许多有趣的物理现象结合起来,造成了反转的效果!
这款经典的物理科学玩具,历史可以追朔到19世纪时,考古学家在研究古凯尔特遗迹时,发现了这个会自己回转的神祕陀螺。它有很多名字如:凯尔特石头(Celtic stone)、反转魔石(Rattleback)、anagyre、celt、Celtic stone、rebellious celt...喂喂也太多了吧!


当你顺时钟转它,凯尔特石头就是要逆时钟转回来,屡试不爽,实在是很叛逆!
究竟这个漂亮透著光的彩色塑胶凯尔特石头,反转的秘密是什麽呢?


凯尔特石头在旋转时,基本上的过程是:旋转(顺时针)→上下振动→停止旋转→旋转(逆时针)。
从能量的角度而言,旋转动能先转换为振动动能,振动的动能再转换为反转的旋转动能。而所以会由旋转变成振动,由于凯尔特石头的结构并非完全对称,尤其在「滚动轴」以及「俯仰轴」为座标,其中心点不是重心的位置,即质量的分布不是完全均匀,如果质量分布均匀,才可能稳定的旋转。


因此一开始旋转后,凯尔特石头处于不稳定状态,滚动运动与俯仰运动的不稳定性开始连结,造成俯仰轴的上下振动现象,于是转动能量被转换为振动能量,旋转因而会慢下来(当然也包括摩擦力的影响)。


沿俯仰轴的上下振动发生时,地面的摩擦力成为反转的主要因素。摩擦力F可以分解为平行与垂直两种分力, 平行椭圆长轴(F2)的分力减缓了振动的幅度,而垂直长轴的分力(F1)是让凯尔特石头形成逆转现象的原因。


哈哈,相信看完上述分析的人大部分都蒙圈了,但是显然拓一没有,就是这么不可一世气焰嚣张,这是来自学霸的蔑视。


按它一下,凯尔特石头同样会表现出逆时钟旋转的现象,现在你知道为什么了吗?


 
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离线 cwolf007
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只看该作者 1  发表于: 2017-01-09 14:01:46
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学习了
某宝没搜到呢
[ 此帖被cwolf007在2017-01-09 14:06重新编辑 ]