[精讚] [會員登入]
1778

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

向小朋友學習~小蒨的變色製冰盒 對幼小小朋友來說,科學可以不必是知識,重點在『現象觀察』。

用掃把玩科學~摩擦力與默契活動(齊眉棍) 只要教到摩擦力,總會利用掃把,做一個『找重心』小活動,此外~也適用在綜合活動。

保麗龍小球與駐波3~吹到快斷氣的肯特管(316實驗花絮) 測試肯特管實驗的過程不簡單,但看到效果(笑果)驚人,感覺非常棒!

固定面積做出最大的體積? 『一張長方形的紙,如何做出最大的體積?』

保麗龍小球與駐波2~肯特管準備與315實驗花絮 本篇記錄第一次帶學生做肯特管實驗的經過與準備過程

鋁片哨子與哨子裡的小球兒 『哨子裡為什麼會有一個小球球?沒有小球,哨子還會響嗎?』透過鋁片自製小哨子 ,就能操作比較。

隨機好文

嘴開開,傻楞楞~輕鬆一下 無聊小玩意,輕鬆一下

油水不互溶~彩色小珍珠 這個彩色小珍珠實驗利用過期的油與食用色素『油水不互溶』與『密度』的觀念,簡單又漂亮。

讓光線轉彎~光纖玩具 這是常見的光纖玩具,像是半透明的塑膠線,點亮它會看見每一根細絲的前端,均會發出光點。

養樂多大聲公與多多笛選美大賽 便宜不起眼的多多罐,有辦法變身成聲音教具?這個不難。還有方法能提高它的價值喔!

燃燒五月雪~木棉花驚『焰』 那陣子木棉花棉絮滿天飛,我想試著把困擾變成教學應用,不知道燒起來會如何?就燒燒看吧