一隻會翻跟頭的膠囊 - 愛科學的恐龍哥哥

2021-01-15 愛科學的恐龍哥哥

荒涼的大西北由一座城市,它位於大西北甘肅省的蘭州市,蘭州自古以來就是一座神奇的城市,在這裡有甘肅省最大的博物館,裡面陳列著很多珍貴的文物,在這裡也有象徵性的標誌性文物,比如我們經常聽說的馬踏飛燕,想必大火應該都聽說過,我們印入眼帘的是一隻腳在地面,其餘三隻腳停留在空中,大家覺得這不符合科學規律,那麼為什麼它能夠保持平衡?我們先來詳細認識一下:

馬踏飛燕又名馬超龍雀、銅奔馬、馬襲烏鴉、鷹(鷂)掠馬、馬踏飛隼、凌雲奔馬等,為東漢青銅器,1969年出土於甘肅省武威市涼州區雷臺漢墓。現藏甘肅省博物館。馬踏飛燕身高34.5釐米,身長45釐米,寬13釐米。「馬踏飛燕」自出土以來一直被視為中國古代高超鑄造業的象徵。1983年10月,「馬踏飛燕」被國家旅遊局確定為中國旅遊標誌。1985年銅奔馬以「馬超龍雀」這個名稱被國家旅遊局確定為中國旅遊業的圖形標誌,並一直被沿用至今。1986年被定為國寶級文物。從力學上分析,馬踏飛燕為飛燕找到了重心落點,造成穩定性。這種浪漫主義手法烘託了駿馬矯健的英姿和風馳電掣的神情,給人們豐富的想像力和感染力。既有力的感覺,又有動的節奏。馬踏飛燕也是中國青銅藝術的瑰寶。

接下來我們剖析一下馬踏飛燕的工作原理,大家在生活裡應該都玩過一種玩具,叫做平衡鳥,大家都好奇它為什麼可以保持平衡停留在指尖呢?其實無論是馬踏飛燕還是平衡鳥,它們背後的科學原理都是巧妙地應用了重心的規律,從而能夠保持平衡,接下來我們走進重力與重心的世界吧!

其實無論物體的大與小,輕與重,任何所有的物體都有自己的平衡點,我們經常看抖音看到一些牛人利用平衡術把很多物體可以維持在平衡的位置,看起來非常高難度,但其實只要掌握了平衡的秘密,這些都不是問題。那麼這個平衡點就是我們所謂的重心。

物體的重心位置也各不相同,比如規則物體的重心,那麼麼就在其幾何中心,比如正方形,圓形,長方形,三角形等,這些物體的重心都非常容易判斷,再複雜一點的規則物體,比如正方體,圓柱體,也都是幾何中心。

再比如人,不同人不同姿態,重心也不一樣,比如老人和成年人,老人重心較低,駝背的人重心也比較低,上面提到的馬踏飛燕重心大約在馬的腹部,平衡鳥的重心位於嘴部。

對於不規則的物體,要想找到物體重心,就需要利用平行四邊形法則去判斷,在高中時候物理課我們就學過了,這裡恐龍哥哥就不多介紹了。

在這裡,我教你一個好玩的實驗:找一個類似於正方形的紙盒然後將紙盒放在桌沿,放手後看會發生什麼現象?我們竟然神奇的發現,紙盒並沒有掉下去,大家猜猜這是為什麼呢?那就是因為-重量不均勻的物體重心會發生偏移。

我們還可以做這樣一個小實驗:將三顆螺絲帽用膠帶粘在紙盒一側,翻動紙盒,分別將螺絲帽置於底部和頂部,用手推紙盒,看那種情況更容易倒。通過實驗發現位於頂端的螺絲帽更容易倒,這樣的實驗結果說明了重心越低,物體越穩定,所以物體不易倒,其實降低重心這樣的現象在生活裡的應用也非常普及,比如汽車的底盤,檯燈的底座,電風扇底座等等。

大家在家也可以做不倒翁的小實驗,大家可以將小螺絲帽粘在空心蛋底部中央位置,蓋上蓋,用彩筆圖畫裝飾。螺絲帽的作用也就是降低重心,提高物體穩定性。

其實我們經常在公園玩的「水上行走球」就是利用重心的轉移來移動。

如果上面的實驗比較簡單,今天恐龍哥哥就帶你做一個好玩的行走膠囊實驗,家裡面都有膠囊,找一個小鋼珠,然後將小鋼珠放進膠囊殼中,合上膠囊殼,放在傾斜的紙槽中「行走」。感興趣的朋友可以在家感受一下。

今天的知識我們就先介紹到這裡,恐龍哥哥就把今天的知識最後劃一下重點:

所有物體都有一個平衡點,稱作重心。

規則物體的重心在幾何中心。

重心越低,物體越穩定。

重心的轉移可以使物體移動。

各位朋友,我們下期再見!

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