【动手做】磁力风火轮

2021-12-31 14:52
北京

以下文章来源于动手做报 ,作者动手做报

动手做报.

寓科学于实践,既动手又动脑

如果我问你,要让四叶轮旋转起来,你有几种方法?

或许你会说做只风车,让风带动叶轮转动;

或者,用电驱动叶轮转动……

不过,今天小编要向你展示的是用磁铁让风火轮转起来。

我们知道磁铁有强大的吸力,但是它是如何让风火轮转动起来的呢?跟着步骤做一做吧。

材料与工具

磁铁、竹筷、粗吸管(平时喝珍珠奶茶的吸管就可以)、卡纸、热熔胶、胶带、剪刀

制作方法

1

把1块磁铁以直立的形式用热熔胶粘在竹筷的顶端。这里需要注意的是,一定是让磁铁直立,而不是平放哦!

2

将卡纸剪成两段纸条,十字交叉后粘贴起来,就成了最简单的四叶轮造型。再将另1块磁铁粘在四叶轮中央。当然,我们还可以在四叶轮上用彩笔画一些有意思的图案,当它旋转起来时就就会呈现出漂亮的图案。

玩一玩

好了,所有部件完成后,让我们来试试效果吧。

把包着磁铁的竹筷插入大吸管内,然后将四叶轮放在吸管壁的外侧。此时,因为磁力的关系,四叶轮会吸在吸管上。

你可以一手拿着吸管,另一手拿着竹筷前后来回滑动,观察一下,四叶轮是不是会快速旋转起来呢?

原理揭秘

你可能会觉得疑惑:磁铁有磁力大家都知道,那么当四叶轮被吸在吸管上后滑动磁铁,许多人可以会想当然地认为四叶轮只能被吸引着上下滑动。磁铁并不会在吸管里旋转,那四叶轮又是怎么会旋转起来的呢?这里面就有一个关于力矩的科学原理。

要知道,物体在运动过程会有转动现象,主要是因为力矩不平衡(总力矩不为零)。

请看上图。

图中上面的圆圈代表吸管上的磁铁,下面的圆圈代表竹筷上的磁铁。下面的磁铁偏向右上(可以由竹筷控制偏右或偏左),当下方的磁铁(竹筷)往前移动时(绿色箭头),会带动上方磁铁移动。

另外,由于A点比较靠近下方磁铁,所以吸引力大于B点(红色箭头)。但两个磁铁在A点上还隔着一层吸管相互贴近,所以磁铁吸引力大于B点,磁铁的吸引力增加了磁铁与吸管表面垂直的正向力(红色箭头),也同时增加了摩擦力,降低了A点的移动倾向(蓝色箭头)。

同时,如果磁铁与吸管在A点直接接触,可以把A点当作支点,让(引力小较易移动)的B点边移动边绕着A点转,因此磁铁以顺时针方向旋转(紫色箭头,由上往下看为顺时针)。而当下方磁铁运动方向相反时(与绿色箭头反方向),上方磁铁的转动方向也会跟着改变。

综上所述,在我们这个试验中,两个磁铁始终不是平行的!因此,根据力矩不平衡让物体在运动过程中产生转动现象,四叶轮就会在运动中转动起来。

小提示

◆ 使用热熔胶时,可以将整个磁铁包覆起来,以使它能够在吸管内稳定地自由滑动。

◆ 选择的磁铁不要太大,要配合吸管的大小。

◆ 磁铁的磁力也不能太强或太弱,磁力太强会互相吸引得太紧,不易转动。

(来源:“动手做报”微信公众号)

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原标题:《【动手做】磁力风火轮》

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