[精讚] [會員登入]
1904

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

用牙籤與鐵絲玩平衡 (活動過程)~我看見學生在「發光」! 原來,他挑戰在手指頭上立起好幾組平衡牙籤......一個,二個,三個,四個......第五個...... 不是因為這角度剛好有日光灑入, 而是他的眼神......好專注,好投入! 真的是"亮"的

[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。

[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!

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!

就是愛台灣~台灣香v.s低價香 (香的小遊戲) 為了比較手邊台灣香與低價香的外觀、氣味與燃燒情形,我又在課堂上分別點燃粗細略同的二種香,傳下去讓學生觀察。

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。

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。

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。

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。

生活中的彩虹 地上有彩虹!在餐廳落地窗前,陽光以某個角度穿過玻璃,而投影出彩虹。

越夜越迷人~螢光、磷光與夜光書 小蒨的『夜光書』敘述不聽話的東東,不小心打翻爸爸工作室的螢光漆,而變成在黑夜中發出黃綠色光線的怪物…..