魔力科学小实验,确定没有磁铁和胶水,钢球悬空为何不坠落?

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开车的朋友都知道 , 在转弯的路段 , 车辆入弯前就要开始减速 , 否则不但极易冲出道路 , 甚至还很容易造成翻车的危险 。 到底是什么原因从中作祟呢?今天的实验也许能为你揭晓答案 。
实验所需材料
接球篮、释球器、铝制轨道、
魔力科学小实验,确定没有磁铁和胶水,钢球悬空为何不坠落?】钢球、底座、螺钉、十字螺丝刀
魔力科学小实验,确定没有磁铁和胶水,钢球悬空为何不坠落?
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实验操作步骤
1.用螺钉将铝制轨道固定在底座上 。
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2.将接球篮安装在铝制轨道较低的一端 , 并用螺钉紧固 。
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3.将释球器套进轨道较长斜面的一端 , 使之能上下活动 。
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4.分别在轨道较长斜面上的低处、中间位置及顶端位置释放钢球 。
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现象及原理分析
通过上面的实验我们发现:在铝制轨道较长一端斜面的较低及中间部位释放钢球 , 钢球均无法通过竖直的圆环 , 在轨道顶端释放钢球则可以顺利通过竖直的圆环 , 并最终落入端头的接球篮 。
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钢球通过圆环顶点
为什么会出现这种神奇的现象呢?原来 , 从轨道顶端滚下来的钢球 , 更大的重力势能转化成更大的动能 , 使其通过竖直圆环的顶端时保持了足够的速度 , 此时钢球受到的合力大于或等于重力 , 该合力为钢球继续做圆周运动提供了足够的向心力 , 使钢球沿着内轨道继续前行并最终落入端头的接球篮 。
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再唠5毛钱的科普
在物理学上 , 向心力是当物体沿着圆周或者曲线轨道运动时 , 指向圆心(曲率中心)的合外力作用力 。
向心力一词是从这种合外力作用所产生的效果而命名的 , 因为它产生指向圆心的加速度而被称作向心力 。 这种效果可以由重力、摩擦力、弹力等任何一种力而产生 , 也可以是由几个力的合力或其分力提供 。
总之 , 任何性质的力都能产生向心力 , 比如走路也能产生向心力 。
向心力的大小与物体的质量、物体运动圆周半径的长度和角速度有关 。
常常与向心力相提并论的还有离心力 。 离心力是一种虚拟的力 , 是一种惯性的体现 , 实际上并不存在 。 为了使物体做圆周运动 , 物体需要受到指向圆心的力即向心力 。 假设若离心力存在 , 则与向心力相平衡 , 物体受力平衡 , 速度方向不会改变 , 是平衡态 , 不可能做圆周运动 , 所以证明离心力并不是真实存在的力 。 它的作用只是为了在旋转参考系(非惯性参考系)下 , 牛顿运动定律依然能够使用 , 在惯性参考系下是没有离心力的 。
脑洞时间
为了提高汽车转弯的速度 , 为什么要把路面设计为里低、外高的倾斜路面?
欢迎留言区探讨 , 咱们下期见!
实验注意事项
本次实验用到实心钢球 , 需谨防被砸 。 儿童请在成人监护下操作实验 , 并确保安全 。
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我是一名理工硕士奶爸 , 爱生活、爱科学 , 陪娃做了400多个科学小实验 , 全部收录在公众号【魔力科学小实验】(ID:kexuebb) 。 关注我 , 每天3分钟 , 陪孩子在家做个小实验 , 培养孩子的科学素养!
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