不落的小球
周末我跟儿子一起做实验,实验名字叫不落的小球。
儿子神秘的问我:“你知道怎样自己不碰到乒乓球,还能让乒乓球不落地吗?”
我想了想无奈地摇了摇头:“不知道啊, 要怎么做呢?”
于是儿子让我找来了:乒乓球、还有可以装下乒乓球的玻璃瓶。
儿子将乒乓球放在桌上,又将玻璃瓶瓶口朝下,罩在乒乓球上。接着儿子一只手抓住玻璃瓶在桌面上旋转,只见乒乓球也在玻璃瓶里转动起来。
随着儿子的手越转越快,瓶内的乒乓球也越转越快,渐渐地开始离开了桌面。儿子的手没有丝毫的减慢,依旧不停地摇晃着手中瓶子,同时慢慢地抬起手来,让玻璃瓶离开了桌面。
“爸,快看玻璃瓶里的乒乓球。是不是不会掉下去了?“儿子兴奋地叫了起来。
“真是太神奇了,乒乓球竟然飞了起来。“我随声附和道。
儿子依旧不停地转着手中的瓶子,乒乓球依旧不停地在瓶子里转动着,一点也没有掉落的意思。
儿子保持着这样的动作,持续了有十几秒,大概是晃得太累了,就停止了晃动。这一停,那瓶中的乒乓球立马掉落下来,在地上弹了几下,然后滚到桌子下面去了。
“可是为什么乒乓球在瓶中高速旋转时不掉落,一停下来就落地了呢?儿子,你能给老爸解释一下吗?“我满眼好奇的问道。
“其实我也不知道。我想是不是有什么力气托着它?“儿子在思考中。看来他也不知道为什么会这样,只知道这样挺好玩的。
“你应该猜对了,乒乓球不掉下去,肯定是有一种神秘的力量托着它。“我鼓励儿子思考的方向是对的。但是以他现在的年龄确是不知道这是什么力。
最后,我又百度了一下更全面的解释,然后跟儿子一起揭开乒乓球不落地的秘密:“物体在旋转过程中,会产生一种背离旋转中心的力,这就是离心力。当我们旋转玻璃杯时,带动乒乓球旋转,乒乓球被离心力压到了瓶壁上,产生要突破旋转轨道外逃的倾向。而较窄的瓶口能阻止乒乓球被甩出去,所以不会发生球掉落的情况。”
这让我想起了以前看的摩托车飞人,也是一样的。在一个圆球型的铁笼子里,摩托车骑手驾驶着摩托车沿着笼子壁高速的飞驰,整个人几乎和地面平行了也不会掉落。从而赢得周围一阵阵的欢呼声。
其实再进一步想,旋转乒乓球也好,飞驰的摩托车也罢。在旋转时会产生离心力,但是让他们不掉落的却并不是离心力,或者说离心力并不是最直接导致的因素。
离心力是垂直瓶壁向外的,这个力是和地面平行的,并不是向上托举的,所以并不能抵消垂直向下的重力。这向上的力是一种静摩擦力,乒乓球压在瓶壁上的离心力越大,所能产生的静摩擦力也就越大,当这个摩擦力等于乒乓球的重力时,乒乓球就不会掉落了。
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