[精讚] [會員登入]
2015

滾鐵罐與轉動慣量

用糖果鐵罐來做個「滾罐實驗」,相同尺寸和重量相同的物體,會有相同的滾動行為嗎?物體滾下坡時,它的速率不只是由重量來決定,也取決於物體內部質量的分布。

分享此文連結 //n.sfs.tw/11851

分享連結 滾鐵罐與轉動慣量 @zfangの科學小玩意
(文章歡迎轉載,務必尊重版權註明連結來源)
2019-10-23 14:17:14 最後編修
2017-09-28 21:28:41 By zfang
 

伽利略有個著名的「滾球實驗」,把銅球從斜坡上自由滾下,用水鐘計時並測量球滾動的距離。他發現小球會從斜面上滾下來,然後越滾越快,證明了自然界有股力量讓球加速,也就是後來我們知道的重力。

這次我們用糖果鐵罐則來做個「滾罐實驗」,相同尺寸和重量相同的物體,會有相同的滾動行為嗎?


操作步驟:

1.用泡棉膠把二個糖果罐背對背黏成滾輪狀,四個罐子可以做成二組滾鐵罐。


2.將四個強力磁鐵吸在鐵盒中央增加重量。若是沒有,也可以用螺帽或一元硬幣以泡棉膠固定來代替。


3.將不同輕重的二個鐵罐放在斜坡上方,同時鬆手釋放,誰滾得快?

 

4. 調整磁鐵位置遠離中心。相同尺寸和重量相同的二個鐵罐,但磁鐵的擺放位置不同,滾得一樣快嗎?

 

5.試試其他擺放方式,例如將磁鐵放在下方,結果又如何?如果不會動,調整不同起始的角度,什麼情況下才會滾動?

 


參考結果與原理:

糖果鐵罐滾動速度是有磁鐵>無磁鐵,而磁鐵在內>磁鐵在外。至於磁鐵分部某一側,則依據起始角度不同,而產生或煞車或不動,或者是連滾帶翻的情況。這是因為物體滾下坡時,它的速率不只是由重量來決定,也取決於物體內部質量的分布。


左邊:重量分布在外,轉動慣量較大。右邊:重量分布接近重心,轉動慣量小。誰在斜坡上滾得快呢?

物體的重量分布越接近它的重心,轉動慣量或慣性矩越小,物體滾動得也越快。重量分布在外面,轉動慣量較大,物體滾動較慢。此外,在斜坡上要能滾動,還必須要有幫助轉動的力矩。當重量分布不均重心在下,根本動不了,變成斜坡上的不倒翁了。除非換個角度給了最初轉動的力矩,才會一路滾下波。

 

2015-07-27

(謝謝axer幫忙拍攝相片。)

END

你可能感興趣的文章

[推薦] 動手做的手作禮物書 親子天下於八月將出版新書,王淑芬老師與雅菲合作的「手感禮物提案20+ 」,有幸先睹為快。 這篇是推薦序。

從漫畫小知識做紫色高麗菜雞尾酒實驗 利用紫色高麗菜汁液的酸鹼變色特性,我們在同一杯溶液中透過酸鹼中和的方式製造不同酸鹼梯度,而製造顏色漸層的效果

[福科自然闖關活動紀錄] 一尺進洞 介紹一尺進洞的闖關計畫,活動也可以跟國三運動學結合,從斜面調整小球落下速度,模仿伽利略的滾球實驗。

洞能有多大?一塊錢的小遊戲 『你能把10元硬幣穿過小洞裡嗎?』平面上的不可能,在空間中就變成可能!

[氣球] 用科學為考生祝福~一元及第,試試如意 理化老師帶有科學的祝福:『一元擊地(及第),試試如意!!』簡單的科學活動,多加一點創意便能為給考生祈福

迷你肯特管(上) 製作方法篇 將小紗布套在一端粗吸管上,用橡皮筋固定。倒入約1/4-1/3高度的小保麗龍,然後再用紗布與橡皮筋固定另一端。(就好啦~)

隨機好文

玻璃水晶球 雖說是『水晶球』,其實是玻璃做的,它是一個光學小玩意。

似是而非的科學~黑金剛花生與花青素 曾看到這樣的影片,說~黑金剛花生是人工染色的黑心花生!但,真的是如此嗎?當然不是

2016參加台中市資訊應用比賽作品~喝咖啡不聊是非,閒話咖啡教與學 這篇介紹我參加2016年台中市資訊應用競賽的作品

把舌頭染色的薑黃茶 第一次煮薑黃茶的趣味發現與『驚』驗

我的藍色寶石夢~硫酸銅結晶 這篇簡單記錄這幾個月在實驗室的寶石夢。