动手做 | 旋转的四叶轮

不靠风、不靠电,小小四叶轮还能旋转得飞快,它究竟靠什么?不如跟着小编做一做吧。

所需材料:

磁铁2枚、竹筷、大吸管(珍珠奶茶用)、卡纸、热熔胶、胶带、剪刀。

制作方法

1.将黑色磁铁直立在竹筷的上方(注意:是直立,不是平放),再以热熔胶或油黏土固定;使用热熔胶时,可以将整个磁铁包覆起来,以使大小能够在吸管内稳定的自由滑动为原则。

2.将卡纸剪两段纸条,交叉成四叶轮后以胶带固定。再将银色强力磁铁粘贴在中央,可以在四叶轮正面画一些图案,这样纸片旋转时会特别好看。

3.来试试效果吧。将包着黑色磁铁的竹筷插入大吸管,并将四叶轮放在大吸管上面。四叶轮会被竹筷上的磁铁吸引住。一手拿着吸管,一手拿竹筷前后来回滑动,四叶轮就会快速地旋转起来了!

首先说明两个原则:

1.物体在运动过程会有转动现象,主要是因为力矩不平衡(总力矩不为零)的因素。

2.在本操作中,两个磁铁不是平行的!如果互相平行,吸管上的磁铁受到竹筷上磁铁的吸引只会“移动”,而不会“转动”。

接着我们就来探究一下这其中的科学原理。

上图中,上面圆圈代表吸管上的磁铁,下面的圆圈代表竹筷上的磁铁。下面的磁铁偏向右上(可以由竹筷控制偏右或偏左),当下方的磁铁(竹筷)往前移动时(绿色箭头),会带动上方磁铁移动。除了移动,因为A点比较靠近下方磁铁,所以吸引力大于B点(红色箭头)。而由于两个磁铁在A点上隔着一层吸管相互贴近,磁铁吸引力大于B点,磁铁的吸引力增加了磁铁与吸管表面垂直的正向力(红色箭头),也同时增加了摩擦力,降低了A点的移动倾向(蓝色箭头)。此外,如果磁铁与吸管在A点直接接触,可以把A点当作支点,让(引力小较易移动)的B点边移动边绕着A点转,因此磁铁以顺时针方向旋转(紫色箭头,由上往下看为顺时针)。而当下方磁铁运动方向相反时(与绿色箭头反方向),上方磁铁的转动方向也会跟着改变。

小提示

选择的磁铁不要太大,要配合吸管的大小。而磁力也不能太强或太弱,磁力太强会互相吸引得太紧,不易转动。

不靠风、不靠电,小小四叶轮还能旋转得飞快,它究竟靠什么?不如跟着小编做一做吧。

所需材料:

磁铁2枚、竹筷、大吸管(珍珠奶茶用)、卡纸、热熔胶、胶带、剪刀。

制作方法

1.将黑色磁铁直立在竹筷的上方(注意:是直立,不是平放),再以热熔胶或油黏土固定;使用热熔胶时,可以将整个磁铁包覆起来,以使大小能够在吸管内稳定的自由滑动为原则。

2.将卡纸剪两段纸条,交叉成四叶轮后以胶带固定。再将银色强力磁铁粘贴在中央,可以在四叶轮正面画一些图案,这样纸片旋转时会特别好看。

3.来试试效果吧。将包着黑色磁铁的竹筷插入大吸管,并将四叶轮放在大吸管上面。四叶轮会被竹筷上的磁铁吸引住。一手拿着吸管,一手拿竹筷前后来回滑动,四叶轮就会快速地旋转起来了!

首先说明两个原则:

1.物体在运动过程会有转动现象,主要是因为力矩不平衡(总力矩不为零)的因素。

2.在本操作中,两个磁铁不是平行的!如果互相平行,吸管上的磁铁受到竹筷上磁铁的吸引只会“移动”,而不会“转动”。

接着我们就来探究一下这其中的科学原理。

上图中,上面圆圈代表吸管上的磁铁,下面的圆圈代表竹筷上的磁铁。下面的磁铁偏向右上(可以由竹筷控制偏右或偏左),当下方的磁铁(竹筷)往前移动时(绿色箭头),会带动上方磁铁移动。除了移动,因为A点比较靠近下方磁铁,所以吸引力大于B点(红色箭头)。而由于两个磁铁在A点上隔着一层吸管相互贴近,磁铁吸引力大于B点,磁铁的吸引力增加了磁铁与吸管表面垂直的正向力(红色箭头),也同时增加了摩擦力,降低了A点的移动倾向(蓝色箭头)。此外,如果磁铁与吸管在A点直接接触,可以把A点当作支点,让(引力小较易移动)的B点边移动边绕着A点转,因此磁铁以顺时针方向旋转(紫色箭头,由上往下看为顺时针)。而当下方磁铁运动方向相反时(与绿色箭头反方向),上方磁铁的转动方向也会跟着改变。

小提示

选择的磁铁不要太大,要配合吸管的大小。而磁力也不能太强或太弱,磁力太强会互相吸引得太紧,不易转动。


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