[精讚] [會員登入]
1813

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

簡易紙盒水車DIY 簡單的水車可以怎麼做呢?飲料紙盒四周方方正正的,最適合來做為水車的葉片。準備材料:剪刀,二個飲料紙盒(或一個長紙盒),吸管二隻(細的、微粗各一),釘書機或膠帶。

讓迴紋針浮在水面~用迴紋針玩一節課(表面張力篇) 國三會考後超簡單的一節實驗課,也適用於暑輔。材料只需水槽與一些迴紋針。

吸與吹之間~寶特瓶簡易噴水槍與二氧化碳測試器 利用家中的寶特瓶與吸管做了個簡單的小水槍,除了讓孩子玩;另一方面,這也是個大氣壓力教學中很好的小道具。

馬德堡吸盤外一章~吸盤大力士 最基本的是二人互拔吸盤,這是簡易版的馬德堡半球實驗。接著~咱們來玩大的,用吸盤來抬人?

濾紙上的彩虹(簡易色層分析) 取個塑膠杯裝些水,將毛根與濾紙的組合放上去。 接著就是等待囉! 杯中的水會因為毛細現象而上升,水就會由濾紙中心慢慢向外擴散

戰慄(站立)的鉛筆 如何讓鉛筆以筆尖立在桌角,雖然搖搖晃晃~但是這恐怖的平衡就是讓鉛筆不會倒?

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!

嘴開開,傻楞楞~輕鬆一下 無聊小玩意,輕鬆一下

在牙科遇見光學~光固化機的藍光與橘色遮光片 帶小孩看牙醫,看到有著橘色遮光片的光固化機...

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。

功與能的簡易動手做~吸管吹箭與做功 我的活動習慣是完全開放,略講大致方法,其餘由他們自己試。根據經驗,不是那麼容易就成功的活動可以玩比較久,也會讓學生有挑戰性。