親子活動(五十七)轉蛋殼

生活科學趣談

步驟:
1.  取空蛋殼的鈍端,以剪刀將其剪成一個圓形,高度約 1~1.5公分
2. 將盤面以水潤濕,即可避免蛋殼直接滑下而失敗(註:應以滾動代替滑動)

科學原理:
以乒乓球為例,其重心位於球心,若將其置於盤子上而將盤子傾斜,由於重心的鉛垂線會落在球與盤子接觸處(支點)的下方,這個重力所產生的力矩就會造成乒乓球往下滾動。但是如果將乒乓球切割出類似錶玻璃的外形(如同蛋殼的高度不大時),然後將其放在凹陷的盤子邊緣附近。只要盤面有一層水膜,這個乒乓球薄片與盤面的接觸點(支點)就能被水膜的附著力暫時黏住而不會滑動。然後藉由重力所產生力矩的分量來造成旋轉(註:更精準的說法是”陀螺進動“),並經由降低重心而將重力位能轉變成轉動動能。另外,影片剛開始時使用”轉動盤面”的方式讓蛋殼能持續旋轉,這就如同將蛋殼往高處移動,使其能持續獲得位能來轉換成動能。有一種玩具 Gyro Ring 就是利用相同的機制讓小圈持續旋轉以發出聲響,只不過墊圈能沿著環滾動而不滑動是藉由它們之間的摩擦力來達成↓

詳細的物理機制請參考這篇→〈Gyro-ring