遠看是魔法,近看原來是科學大佬的玩具,絕了

2021-02-14 狂丸科學

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普通人的玩具只是玩具,而科學大佬手裡的玩具,看起來就像是霍格沃茨的魔法教具一般。國外博主physicsfun就十分擅於演示這種「看起來不可思議、細想原來是科學」的玩具,狂丸整理出了12個,看看哪個最能驚豔你。
不需要支撐就能傾斜著立在筆座上的「懸停筆」,看起來似乎不太科學?其實這種拔群的效果要歸功於精確安置在筆座中的釹磁鐵,可以讓它以一個十分優雅的角度「抵抗重力」。

「椎體爬坡」,一個牛頓忍不住想點讚的科學玩具:將雙圓錐體放在一個傾斜軌道低的一端,它反而會自動向高的一端「爬坡」,難道它也像懸停筆一樣加了什麼抵抗重力的磁鐵buff?

其實不然。表面上看,軌道是越來越高了,但同時,軌道中間的間隙也越來越大,所以,軌道上的雙圓錐體重心不僅沒有上升,反而是下降了。從側面看過去,能很清晰的看到重心在下降。

這幅「隱藏色彩畫」同樣讓人大吃一驚,乍一看畫的上面幾乎沒有色彩,只能隱約看見蝴蝶和花朵圖案。

然而,舉起一片薄膜放在眼前,十分寡淡的畫作立刻變得五彩斑斕。

這片薄膜正是偏振片,透過它去觀察用纖維素塑料薄膜作為剪貼素材的畫作,豐富的色彩就會顯現出來了。通過調整偏振片的角度,色彩也會隨之變化,可以說將偏振光原理應用的十分巧妙。

下面這幅哈哈鏡既視感的畫作,乍一看同樣讓人摸不到頭腦,左看右看也無法從扭曲的畫面中看出一絲美感。

但其實,欣賞這幅畫的正確姿勢是將一個圓柱鏡子放在畫作中間,通過鏡子,我們就能看出這幅畫的「本來面目」了,就是這麼秀。

這個科學玩具玩法的原理其實與哈哈鏡很像,說的通俗一點就是,哈哈鏡把你的影像「拉」扭曲了,而這個則是反其道而為之,用圓柱形鏡子把扭曲的畫作給「拉」了回去。

「高斯分布」又稱「正態分布」,是一個在數學、物理及工程等領域都發揮著重要作用的概率分布。正態曲線呈鍾型,兩頭低,中間高,左右對稱因其曲線呈鐘形,因此人們又經常稱之為鐘形曲線。沒有畫面感?看看下面這個高爾頓板,估計你就懂了。

在高爾頓板入口的漏鬥處,有直徑略小於兩顆釘子之間距離的小圓玻璃球,在小圓球下落的過程中,碰到釘子後有50%的概率向左或向右滾下,於是又會碰到下一層釘子,如此繼續下去,直到滾到底板的格子內為止。把許許多多同樣大小的小球不斷從入口處放下,只要球的數目夠大,小球的分布就會接近正態分布。

與普通地球儀相比,這個自轉地球儀可以說是模仿到了地球的精髓:因為它也會自轉,而且只要有光,就能不停地自行轉動。

當然,地球儀的構造也夠複雜,內球被密封在一個丙烯酸球體內,中間還有一層特殊的液體。而它能自轉的原因,簡單來說是光線通過球體外殼照射到驅動馬達的太陽能電池上,為地球儀提供動力。不管是放在支架上,還是拿在手裡,都不影響它自轉。

把星空握在手中是什麼樣體驗?5068顆恆星在夜空中的位置,連同88個星座,都被刻在了這顆水晶球中,換句話說,人類肉眼可見的天空中的恆星,幾乎全在這個水晶球裡了,是名副其實的「天球」。

而且關上燈拉近看,效果更加驚豔。

由12面鏡子做成的十二面體萬花筒,從外面來看,鏡子交接處被切斷再填充上彩色玻璃,看起來十分華麗。

但這些三角形的小玻璃,可不僅僅是裝飾用的。從這裡望進去,利用反射的對稱性,這個萬花筒能帶來置身璀璨的寶石王國的體驗。

下面這個,看起來只是個普普通通的立方體?其實,僅憑肉眼很難看出它是由12個等長的不規則四面體用鉸鏈對稱地連接,同時添加了36個磁鐵組成的。

而這些裝置賦予了它孫悟空般多變的能力,可以拆成「六芒星」:

把「三個立方體」翻過來換個手法,又能疊成一個錐體,變化銜接流暢,光是看看就十分過癮。

有時候,科學和施法可能只有一步之遙——比如下面這個電學玩具。

但其實,這是因為電線末端產生了發光的等離子體,運動軌跡被延時相機拍下來之後,就是下圖中的效果了。

這個邁著迷人機械感步伐的玩具是「迷你風力仿生獸」,顧名思義,只要有風,它就能抬著自己數不清的腿走起來。

奧妙當然在於腿部,特殊的結構設計讓它在活動的同時,所有重心能始終保持在一條水平線上。無論幾條腿,只要排列方式正確,它走路的重心就不會歪、不會倒,而只要有風,這傢伙就能邁著魔性的步伐一路前進。

最後這個衝浪機,很多網友看了演示之後都表示:光是看動畫小人巴特·辛普森在裡面衝浪就能看上一天!

這個衝浪機的底座是一個電動搖擺結構,容器中的「海浪」,正是因為有它晃動液體而產生的。液體有兩種,它們的密度不同,密度高的染色水在底部,低的礦物油則在頂部,而衝浪板的密度正是介於這兩種液體之間,所以動畫小人才能在兩種液體間無比自如的衝浪。至於他為什麼在搖晃的海浪中始終不「翻車」?看看頭頂的空氣囊就知道了。所以說,別覺得玩具只是小孩子玩的:一不留神,就被這些科學玩具智商壓制了。


(文中素材均來自YouTube:physicsfun,僅供交流學習使用)

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