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跟重力作怪的烏龜罐與蝸牛球!

看著罐子滾動而且越來越快是件有趣的事。一定要滾得快嗎?我們來跟重力作怪,做個滾得超慢的蝸牛球與烏龜罐。

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2017-02-13 21:44:30 最後編修
2017-02-13 21:40:58 By zfang
 

看著罐子滾動而且越來越快是件有趣的事。一定要滾得快嗎?我們來跟重力作怪,做個滾得超慢的蝸牛球與烏龜罐。

怎麼做呢?很簡單,只要把十枚硬幣柱(或大顆鋼珠)放在裝有膠水的圓罐中就好了。猜一猜,膠水裡多了錢,圓罐會怎麼滾?


             圓罐中裝有硬幣柱與黏稠的膠水,就成了烏龜罐。
             改變內容物與膠水量,結果可能會不一樣。

只有烏龜好無聊,我們來個龜牛賽跑。找一個空心球在裡頭倒些膠水,並裝顆小鋼珠或彈珠,就成了蝸牛球(備註)。


空心球中裝入膠水與鋼珠,就做出蝸牛球。


球的妙趣是可以沒有方向性的隨意滾動,更隨意。

最後,讓烏龜罐與蝸牛球來比賽,看誰在斜面上滾得慢!


烏龜罐與蝸牛球,誰在斜面上滾得慢?

我的烏龜罐跑得快,而蝸牛球~居然橫著爬!為什麼罐子會跟烏龜一樣緩慢地在斜面上走走停停呢?這是因為滾動速度會受到液體流動和容器滾動是否同步影響。當我們把膠水與硬幣柱都放到罐裡,三種物質之間彼此交互作用:膠水與罐壁的黏滯、硬幣與罐壁的摩擦,以及硬幣與膠水之間的黏滯與阻力。硬幣柱受到黏稠的膠水阻礙,形成膠 水在前,硬幣在後的情況。硬幣柱重量對圓罐產生反方向力矩,減緩移動與滾動的速度,甚至是將圓罐逆向拉回,使烏龜罐無法自由滾動。斜坡傾斜度會影響結果, 不夠斜,烏龜罐不容易往下滾動;斜度太大或太光滑,則又會滾動太快甚至直接滑下來。


在斜面上尚未滾動的模樣。


開始滾動後,受到膠水阻礙,滾動慢的錢產生反方向力矩,阻止小圓罐滾動,甚至還會讓它停滯或後退。

 

後記:

小罐子的滾動實驗是應科學少年邀稿而設計,期間做了好多組不同罐子滾動的實驗。在一次實驗中意外地發現當罐裡的內容物是會流動的,滾動行為就會很特別。甚至還有一些超出我預期的實驗結果,例如加了十枚硬幣的罐子雖然重,但滾動速度反而比空罐慢;裝半滿膠水的罐子,雖然不像裝水的罐子流動性高轉得很快,卻出現先停頓再加速的現象,相當有趣。實驗請見:滾吧!瓶瓶罐罐~裝膠水的罐子會怎麼滾?

烏龜罐的名詞是我自己胡亂取的。至於蝸牛球,還真的有這個詞呢!查資料的過程中,發現了王大胖也有類似的蝸牛球。用的是扭蛋的外殼,加了個彈珠與膠水。如法炮製,也做出了個蝸牛球,讓烏龜與蝸牛一起比"懶"!(我用的是鋼珠,泡在膠水中會生鏽,一體會慢慢變黃。用彈珠就沒有生鏽問題了。)

找到以前曾在youtube看到的一段影片。

這顆神奇的球有何玄機?為什麼?這個黑色球體並不是以我預期的越滾越快反而是在斜面上走走停停。是裝了電池?還是受磁性物質吸引?直到影片後面才揭曉,這是一個空心球,裡頭裝了一個金屬球,並加入了具黏滯性的液體。

現在我懂了,原來啊~這隻黑黑的球是隻非洲大"蝸牛"!

(謝謝axer幫忙拍攝相片。)

2015-07-26

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