一根绳子两端绑着一个玻璃杯和一个戒指,然后把绳子挂在栏杆上让玻璃杯蹦极,你猜结局会怎样?别担心,玻璃杯并不会悲剧。它的命运早就被物理学决定了。这个看起来超级惊险的玻璃杯蹦极挑战,你敢来来试一试吗?
★材料和操作
一根绳子、一个杯具、一个比较重的东西,比如戒指,重量大概是杯具的1/14比较好、LED灯泡(可选)、相机(可选)。
这个实验呢做法很简单,把重物和杯具分别绑在绳子的两端,然后架在一根晾衣杆上,放手就可以了。这个实验的关键就是要
找对杯具和重物的重量
比,一般来说杯具的重量是重物的14倍效果会比较好。
杯具居然没有摔地上碎成渣渣。这是肿么回事?如果你家有LED小灯泡,可以绑一个在重物上,然后用手机拍摄LED小灯泡的路径。
★实验原理
实际上,是摩擦力阻止了杯具下跌。这种装置就叫做圈状摆。戒指所在的那一端形成的螺旋线叫做阿基米德螺线,也叫等速螺线。
什么是阿基米德螺线呢?注意到了吗?这个螺旋线的每2圈之间的间距是固定的,这就是阿基米德螺线的特征。蚊香就是阿基米德螺线啊!
思考问题:圈状摆画出了阿基米德螺线,这说明了什么呢?说明杯具往下坠落的时候,速度的变化是什么样的呢?
阿基米德螺线是阿基米德发明的。当时,阿基米德用一个圆规画圆,同时匀速地缩小圆规的夹角,最后就得到了这种螺线。阿基米德螺线有什么用?
在数学里,做三等份角,或是化圆为方,就可以用阿基米德螺线实现。
虽然在大自然里,阿基米德螺线没有对数螺旋线常见,但是也不难找,比如蜗牛壳,还有蕨类植物的嫩芽就是阿基米德螺线。
(环 球)