能画彩虹的它,竟然不整齐划一

作者: Shiny & Tom

来源: 中科院物理所

发布日期: 2019-11-16 10:30:00

本文介绍了一种会画彩虹的弹簧玩具Slinky,并详细描述了其滞空现象的实验过程和原理解说。此外,还提到了上期回顾和本期实验的投稿方式。

弹簧作为物理试卷的常客,作为一种常见的机械零件,在我们生活中发挥着重要的作用。弹簧的种类有很多,但你见过这种会画彩虹的弹簧吗?彩虹弹簧圈今天来到正经玩,只为证明凭实力画的彩虹为啥要整齐划一。实验器材包括所标杯、所徽、弹簧圈、胶带。实验步骤非常简单,用手抓住弹簧圈的一端并垂直放置,在下端放上胶带以增加重量,这时候松开手,下端的胶带竟然神奇地滞空了一段时间。

我们实验中用到的小玩具叫Slinky(机灵鬼),它是一种螺旋弹簧玩具。如果把它放在楼梯上,它就会在重力以及自身惯性的共同作用下,沿着阶梯不断伸展再复原,呈现“拾级而下”的有趣状态。实验中我们可以看出,当我们释放弹簧时,弹簧的底部并没有立即运动,而是在空中悬浮了一段时间。初始时刻,弹簧圈中各处张力与重力是平衡的。

释放弹簧圈时,端点处的受力发生变化,但是这个变化不会瞬时传播到弹簧各处,而是以弹性波的形式进行传递,弹簧的各部分在这个弹性波到达之前是保持平衡的。因此,最末端的运动时刻与弹簧圈的释放时刻存在一个时间差。这样就定性解释了实验的现象。另一个小实验则清晰地展示了纵波的传播,看到这个实验,小编想到了之前用吸管演示波动的小实验,小小的实验装置,往往就能展示出非常有趣的科学知识。

上期回顾:NO.178 如何使用物理外挂在「双十一」秒杀活动中做最靓的仔 | 正经玩。由于投稿人数过多,我们筛选了20个作品进行投票。投票时间于11月20日零点截止,前两名将获得所标杯+大师扑克一份。对于本期实验的投稿,我们将在下期进行投票,我们将为票数最高的两位同学送去所标杯一个。投稿时间截止到每周五晚十点。

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