成都科技館第一次體驗項目:角動量守恆

2021-03-01 外面都有啥

        沒有騎過車的朋友,會發現一個問題,兩個輪子前後分布,怎麼可能立得穩嘛,其實第一次學車也會有相當強的感受,那就是無法讓車子穩定的前進,心裡也總擔心要倒了;就是學會了騎車,那就悟出了為什麼兩個輪子的自行車和摩託車,為什麼停下來時候,就要倒向一側,而騎行起來的時候,就可以用輪子與地面接觸的兩個點穩定的前行呢?

        這個問題,其實要想的去想的話,也許不會比魔方更加容易理解,但是一旦理解了它的原理,就會發現比魔方可以簡單太多了。

        今天去四川省科技館(昨天晚上寫成了成都科技館了),就只仔細體會這個項目。

        省科技館看著有一些古味兒,說明四川很早就很重視科學技術了。

        在幾個大牛面前來個合影,其實伽裡略被弄那麼小,真的有一些不太理解,他可是科學之始哦。說到這裡,有人會講了,伽裡略之前沒有科學嗎,是的,沒有科學,有的是技術與哲學。

        為了體現這是四川科技館,那就拿咱四川的特產來做形像大使了。

        周一至周五的科技館的樣子,只要你願意,你在同一個項目上玩一天,也沒有人和你爭,周末和節假日,要體驗一些項目是要排長時間的隊的,還不一定能夠排得到你。要是遠地方來的,也許會落下遺憾。

        這大夏天的,來納涼的也有一些的。要是沒有這次的疫情,再開個空調,那麼來蹭空調的人也不少。

        角動量守恆的理解之前,一定要理解轉矩。以前我們在初中還是高中學過的力矩就是轉矩了,就是使物體產生轉動的矢量,彎彎的重力乘以力臂就是一個轉矩。

        當它的大小等於小汽車的重力乘以支點這邊的力臂的時候,轉矩為零,兩邊平衡,彎彎以自己的體重吊起了很重的小汽車,我們以前的是槓桿原理。

        這就是今天的主角,角動量守恆的實驗主角。這個裝置彎彎在幾年前就已經玩過了,而且每一年都能夠玩幾次,在不同地方的科學技術館,不過,一次也沒有弄明白過它的原理。這個原理也是理解本文開頭說起的,兩輪車一旦開動之後,不容易倒的原理一樣。

        看了這個裝置的說明,大伙兒,有理解嗎,反正,彎彎是無法通過這個解說來理解這個原理的。

        那咱就坐上去,先體驗一下。

        就像自行車後輪一樣,只是這裡用手代替了腳,向前轉,向後轉也無法讓中間銀色的沉沉的金屬輪轉起來,就像你向後轉自行車的腳蹬一樣。為了體驗好,就使出你最大的力量來,讓中間的飛輪達到你能夠讓它達到的最高速度吧。

        當你無法再使飛輪加速的時候,就可以不再轉動,飛輪的左邊是一個把手,你可以把飛輪向上,或者向下轉。

        當你向下壓飛輪的時候,角動量的改變量是向下,為了讓角動量守恆,系統就會向逆時針轉動,產生一個向上的角動量,以抵消那個改變量。

        為什麼逆時針轉動產生的卻是一個向上的角動量呢,原來角動量矢量的方向是用右手定則給出的,它的方向就是用右手握拳,並立起大拇指,四個指頭的方向中就是旋轉方向,大拇指的方向就是角動量的方向。

        那麼使勁兒向上抬當然角動量的改變量就變成了向上的,仔細看彎彎握住的把手,那就是旋轉的金屬圓盤向前轉動時的角動量的方向,還記得矢量改變量是末矢量減去初矢量嗎,所以方向當然是向上了。這時要抵消這個改變,系統就要順時針旋轉才可以產生一個向下的改變量。

        這其實是比較費力氣的,為了讓孩子體驗更加好,最好大人來讓金屬盤高速旋轉起來。

        今天我學會了在公眾號放入視頻,以後,我會時不時的錄一個視頻,以更加生動的表述一個事情。

        最後,大概講一個自行車吧,當自行車前進的時候,兩個輪子的角動量的方向向左,垂直於轉軸,這個時候,無論你向哪個方向倒,都會受到一個反向的力矩讓你回到平衡位置。

        嗯嗯,有一些回憶起來,曾學過的這些知識嗎,可以嘗試給孩子講清楚喲。彎彎今天算是第一次從原理理解了這個實驗。

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