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中科院物理所:這些東西 看過的人都轉瘋了!

不知道大家的朋友圈裡是不是天天有什麼

「轉瘋了,這些東西居然都不能吃!」

「你賺得再多有什麼用,這篇文章在朋友圈轉瘋了」

「大家都在轉!這周末居然有這麼勁爆的事」

今天,小編就帶大家看看

那些真的「轉瘋了」的東西

是啥樣的

轉轉小玩具

Physics Toys

▲現在市面上這類玩具越來越多,這種轉而不倒的現象確實很神奇,這種現象在物理上被稱為進動。重力其實在這裡起到的作用不是使其倒下而是讓其轉起來,如果裏面的陀螺不轉的話是沒有這種效果的哦

▲高速旋轉的陀螺不會倒下的原理正是上面提到的內容。上圖中陀螺底部沿着蚊香狀圖案的邊緣移動,不會被甩出去

▲在一杯水上我們放上如上裝置,點燃蠟燭以後位於銅管內的氣體受熱膨脹,提供力矩從而推動小船旋轉,因為水面上阻力並不大,旋轉的量看起來還是很可觀的

▲魔方,也叫魯比克方塊,最早是由匈牙利布達佩斯建築學院厄爾諾·魯比克教授於1974年發明的。其最基本的操作就是通過旋轉來還原其每一個面。利用部分旋轉的不可交換性,也就是先轉 A面再轉 B面和先轉 B面和 A面對魔方形狀的影響並不同,我們可以自創一些麻煩但是很有效的魔方解法,比如先轉 A再轉 B再倒着轉 A再倒着轉 B,僅有部分魔方上的塊會受到影響,一些基礎的魔方教程上的轉動公式都是這麼來的。趕緊拿起手中的魔方試一試吧~

▲這是一個乒乓球,不過在其表面上我們將其鑽了兩個洞。放入液氮之中再取出,此時因為乒乓球裏面流入了液氮,所以會劇烈地沸騰往外噴射氣體,帶動乒乓球高速旋轉

腦補一下~

Let's Imagine~

▲不知道大家能不能腦補出來一個在旋轉的圓環。

利薩如(Lissajous)曲線兩個沿着互相垂直方向的簡諧振動的合成的軌跡,上圖在運動是因為兩者之間的相位差在不斷變化。經常操作示波器的想必對這些圖案再熟悉不過。如果我們把其中一個方向的簡諧運動想像成一個繞着圓心旋轉的一個圓周上質點的投影,那麼利薩如圖形就可以想像成一個在

3維的圓柱上面畫有正弦圖案並且不斷轉動了~

▲不過我們這種腦補能力顯然還不夠去想像4D的物體是怎麼運動的,雖然我們已經看到了它的投影在我們的三維空間是怎麼運動的……

三體問題

Three Body Problem

說到旋轉,我們就不得不提到三體。兩個物體在萬有引力的作用下互相繞着其共同質心旋轉,但是三個物體呢?

▲以為大劉寫的科幻小說《三體》的大火,現在提到三體問題基本上大家都能說上來這是啥。它是指三個質量、初始位置和初始速度都是任意的可視為質點的天體,在相互之間萬有引力的作用下的運動規律問題。現在已知,三體問題不能精確求解,即無法預測所有三體問題的數學情景

▲一些更加複雜的三體運動軌道

▲三體問題實際上並沒有限制在平面內運動

​來一首天鵝湖~

Лебединоеозеро

▲上面這個實驗往往被用來向大家展示角動量守恆,雙臂伸出時,轉動慣量較大,轉動的角速度比較小,但是當雙臂收緊,轉動慣量較小,相應的轉動角速度就比較大

▲當然,我們也可以用另外的實驗來展示轉動慣量對物體轉動速度的影響,在提供相同外部力矩的情況下,轉動慣量小的轉動地更快

▲在芭蕾舞蹈中,就用到了這一物理原理

▲舞者通過改變自己的體態,可以調節自身轉動慣量的大小,從而展現多變而又優美的舞姿

▲通過收緊大腿,改動自己的手所在的位置,就可以自由地控制旋轉的快慢

齒輪表示別忘了我

Gear

▲用於將倒着轉和正着轉都轉換成同一個旋轉方向的齒輪

▲將往複運動轉化為旋轉的齒輪

▲現在市面上這類玩具越來越多,這種轉而不倒的現象確實很神奇,這種現象在物理上被稱為進動。重力其實在這裡起到的作用不是使其倒下正是讓其轉起來,如果裏面的陀螺不轉的話是沒有這種效果的哦

▲所謂擺線如圖所示,就是直線在圓周上做無滑動滾動,直線上某點的軌跡

▲另一種擺線

網球拍定理

Tennis Racket Theorem

將網球拍拋向空中,你看看它們會繞着哪根軸旋轉?如果沒有網球拍的話,往空中扔一個手機也可以,不捨得把手機砸了可以扔一本書啥的

這些轉動一般只會沿着特定的某個軸,而不是想像中的三個方向旋轉都有可能。

▲該現象由俄羅斯宇航員弗拉基米爾·扎尼別科夫於1985年在太空中發現,也被稱為網球拍定理或者中間軸定理.在物體轉動時,繞其主軸的轉動是不穩定的.

最後給大家送張「好看」的圖

The Belt Trick

▲仔細觀察,這個系統要轉多少度才能回到自身呢?

阿波羅網責任編輯:夏雨荷 來源:中科院物理所 轉載請註明作者、出處並保持完整。

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