[精讚] [會員登入]
2031

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

[油水不互溶] 玻璃杯裡的風暴!? (1) 玻璃杯裡的水中煙火 這一系列文章是為科學少年而寫,分為三部分:水中煙火,油中彩珠與玻璃杯裡的彩色風暴。

[氧化還原]寶特瓶紅茶消失術 簡單的實驗,只要帶維他命C錠與小罐碘酒到班上,再去資源回收筒找個保特瓶,就可以操作!

鋁罐,『水』來扁? 很喜歡扁罐的實驗,簡單有趣~『加熱的鋁罐,為什麼沉到水裡,居然就扁掉了?……』

人造雲與加壓罐~林爸爸的DIY妙點子 普通的吹氣氣球,止逆裝置是一個小圓片,氣體可以單向吹入,在內部因被圓片擋住,氣體不會再出來。真空罐也有止逆,否則抽氣出來,怎能防止空氣再進去!

元素週期表積木 這是我90年12月在高雄市國昌國中服務時,設計給資優班的教學活動。 之所以會有這樣的想法,是因為當時學校正推廣騎單車要戴

在水上寫字! 輕功水上飄,字或圖案也能在水面上飄嗎?

隨機好文

上課也要動一動~手腦為何不協調? 這節課不談科學,坐膩了~ 來讓手腳~動一動囉!

二隻鹿子蛾的嘆息 軀體黃黑相間,黑褐色翅膀中還有許多透明的空窗,這個特徵也是鹿子蛾的重要分類依據。

杯與盤的對話~倒影杯 不銹鋼杯子本身就是曲面鏡,透過杯體的反射效果而形成有趣的圖案。

孤陋寡聞?汽車抬頭顯示器 有開車的人都知道,在前方平台上放一些物品,常常會因為反射而造成視線干擾…,如果有這麼一個東西把干擾變成賣點,豈不又是一種創意?

[ZF科學食驗] 簡單好做又好吃的黑糖涼糕DIY 黑糖涼糕,簡單好吃。很適合科學食宴客來做,搭配澱粉特性或是非牛頓流體的現象,可以結合科學原理。