A. 椎體上滾什麼原理
在於剛體在重力場中的平衡問題,而自由運動的物體在重力的作用下總是平衡在重力勢能極小的位置。如果物體不是處於重力場中勢能極小值狀態,重力的作用總是往勢能減小的方向運動。
演示錐體在斜雙杠上自由滾動的現象,巧妙地利用錐體的形狀,將支撐點在錐體軸線方向上的移動(橫向)對錐體質心的影響同斜雙杠的傾斜(縱向)對錐體質心的影響結合起來。當橫向作用佔主導時,甚至表現為出人意料的反常運動,即錐體會自動滾向斜雙杠較高的一端。
(1)錐體滾動的物理現象是什麼擴展閱讀:
注意事項:
看平衡(錐體質心保持水平)時錐體的位置,AA1端較高,但AA1處兩橫桿向外側傾斜,較高的支撐有使錐體質心向上移的趨勢,而支撐點較寬又使錐體因其中間粗兩端細而使質心有向下移動的趨勢,兩種趨勢互相抵消可使錐體在任何位置都處於平衡狀態。
如果此時使AA1稍變寬或使BB1稍變窄,會使錐體在AA1端比在BB1端時質心位置更低,將總往AA1(高端)滾動,從B端向A端看。
AA1端處於高寬端,BB1端處於低窄端,若支撐點遇錐面相切位置如圖2所示,則當錐體滾動時,質心在水平面內運動,錐體處於平衡狀態。設BB1端固定,AA1端寬度一定,只調節其高度,則AA1端下降,將會出現由平衡狀態上滾的現象。
AA1端至多下降到BB1端所在水平面上,不過此時滾動雖明顯,但往上不明顯。故本實驗裝置高低寬窄布局要適度,使AA1端比平衡位置略低,錐體能自動滾動即可。
參考資料來源:網路-椎體