期末複習的草稿紙不要扔,隨便折幾下,隔壁的學霸都……|正經玩

2021-01-18 中科院物理所

正經玩每周六會推送一個好玩的科學實驗,希望能給您帶來樂趣,知識與陪伴。向我們分享你的實驗視頻,還有機會領取小禮品哦!

期末臨近

不知道大家複習預習的怎麼樣啊

小編掐指一算

近期各學校草稿紙用量

將會急劇增加

那麼如何優雅的處理草稿紙

並讓隔壁的學霸對你刮目相看

快來看看下面的實驗吧

實驗器材

所標杯、紙

實驗過程

實驗摺紙過程如下

先將一張正方形的紙對摺

沿著摺痕在四分之一處對摺

下面進行四個角的處理

一邊處理如下

另一邊處理如下

最後將兩個尖端

沿長邊向中間折

成品

當如下圖放置時

(重的一端在上)

手指輕輕一撥

摺紙就能翻滾起來

但換個方向放置

(輕的一端在上)

摺紙很難向前滾動

利用這個特性

我們就能排列成一個紙制多米諾了

這裡距離的把控很重要

大家可能需要多試幾次

這翻滾的姿勢好像有點眼熟

熊貓:我不要面子的嘛

原理解說

實驗中,小紙片之所以會發生翻滾,小編認為有兩個影響因素比較重要,一個是質心的高度,另一個則是物體的幾何外形。當然,這兩者的影響有時候並不是獨立的,我們這裡暫且先不考慮。為了能夠將翻滾的原因解釋清楚,小編寫了一個C++程序進行了模擬。模擬時,將紙片視為是剛體,且紙片在桌面上滾動時是純滾動,相對桌面無滑移。

首先來看質心高度的影響,從模擬結果可以看出(圖中紅色點為質心,黃色線段表示重力),如果紙片的質心較低,那麼它在翻跟頭時,質心會對翻轉有很大的阻礙作用,使得紙片沒有足夠的動能完成翻轉。而質心較高時,隨著紙片的翻轉,重力勢能會轉換為動能,從而使紙片能夠完成一次翻轉。

其次,紙片的形狀也會對實驗結果產生影響,從模擬結果對比可以看到,給一個同樣大小初始推動力,即使質心的高度差不多,但是側面是長方形的紙片比側面是六邊形的紙片底邊更寬,所以重力的延長線更容易落在長方形紙片的範圍內,就像不倒翁一樣,很難倒下。

分析到這,小編想起自己坐公交時經常會被一個急剎弄個踉蹌,想來也許與自己的頭部重量稍微重一些有關,但想起幾年後,隨著頭髮的飄散,頭部重量會減小,身體的重心也會因此下移,小編開心地笑了:我禿了,也更穩了!

[1] 《力學》 舒幼生

[2] 代碼地址:https://github.com/YiYiXia/RigidBody

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