[精讚] [會員登入]
1797

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

[福科自然闖關活動紀錄] 另類許願池~好好玩的丟錢幣遊戲『二元及第』 在許願池裡投過錢嗎? 如果場景換到校園,錢幣換成與十元大小相似的金屬墊片(華司),許願池換成六十見方的拋光石英地磚?這篇記錄福科國中校慶闖關自然領域設計的活動,看起來簡單,卻是大大有挑戰性呢!

製作C60紙模型~紙巴克球 這是一個能讓學生感受由平面到球體的小小動手操作。

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!

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?

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

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

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。

跟光玩遊戲~魔術骰子 乍看之下,它只是一個像骰子的鑰匙圈,再一看原來有一面是鏡子……然後呢?

流轉的圖案~萬花筒 由三面玻璃鏡子組成(相交成60°角)的萬花筒,『小碎花』透過三面玻璃鏡子的重複反射,就會出現對稱的圖案。

眼花撩亂~萬花筒實驗 『想想~三面鏡子其中之一夾角為45°的萬花筒,得到的圖案會是什麼形呢? 』

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。