玩风车只能靠吹?太low了,快来解锁新玩法!

作者: 荔枝&荷塘&婷子

来源: 中科院物理所

发布日期: 2021-11-06 13:01:50

本文介绍了一种利用磁铁和乒乓球制作风车的新玩法,通过磁力驱动风车旋转,展示了物理实验的趣味性和创新性。

玩风车只能靠吹?太low了,快来解锁新玩法!把幼稚的东西玩出高级感才是真的物理人。实验器材包括所标杯、乒乓球、瓶盖、小磁铁、美工刀、热熔胶。实验过程首先用美工刀将乒乓球切成两半,用热熔胶把磁铁粘在半球中,磁铁的NS极应垂直于桌面。几分钟后,用另一个小磁铁靠近半球,半球会在磁场的驱动下旋转。实验发现小磁铁容易被吸在半球上,很难取下,所以我们可以做一点改进。

先在瓶盖中心挤一滴热熔胶,等待其稍微凝固,将小磁铁倾斜放置在瓶盖上,磁铁的NS极应靠近桌面法线方向,用热熔胶将小磁铁固定,等待热熔胶凝固,可以在瓶盖上插一个小风车,用瓶盖靠近半球,风车会旋转起来,如果改变瓶盖的角度,风车可向相反方向旋转。原理解说如图一所示,当我们用磁铁A以大致同向但稍微倾斜的角度靠近磁铁B时。

由于同性相斥,所以B磁铁会在磁力的作用下受到向扩大这个倾角的方向的作用力,使装有磁铁B的乒乓球向一方倾斜,但因为它们形成了一个不倒翁,在作用于质心的重力下不会完全地翻转,而是维持一定的角度,如图二。但此时两个磁铁大体仍是同向的,会有水平方向的斥力作用于磁铁B上。而作用在磁铁质心M附近的这个斥力围绕乒乓球与桌面的交点P就会形成力矩,让乒乓球旋转。

如果磁铁A的倾斜角度相反,那么乒乓球的旋转方向也会相反。

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