中午好朋友們！我是菏澤市教育教學(xué)儀器總廠的劉帥！生活中我們總能見(jiàn)到一些好玩的產(chǎn)品，但是又不知道什么原理，好像知道結(jié)果。今天給大家介紹一款我們總廠研發(fā)的教學(xué)儀器產(chǎn)品--會(huì)飛的繩子。

啟動(dòng)臺(tái)面上的按鈕，繩子會(huì)轉(zhuǎn)起來(lái)，結(jié)果這根繩子擺脫了重力，能跟隨操作移動(dòng)，指向前方。大家會(huì)很好奇柔軟的繩子為什么旋轉(zhuǎn)后會(huì)飛起來(lái)！當(dāng)兩個(gè)滾輪以一定轉(zhuǎn)速，向前上方拋出繩子時(shí)形成的軌跡，首先以上凸曲線上升，由于繩長(zhǎng)的限制，經(jīng)過(guò)頂端的轉(zhuǎn)折后，又于下凸曲線回到原點(diǎn)，繩子上的每個(gè)點(diǎn)都沿相同的軌跡，進(jìn)行周而復(fù)始的循環(huán)，在這個(gè)循環(huán)中，教學(xué)儀器產(chǎn)品--會(huì)飛的繩子始終處于繃緊狀態(tài)形成張力，原因是繩子受到滾輪入口處摩擦力的牽拉，在不停的進(jìn)入滾輪入口，同時(shí)又在滾輪出口處被拋射出來(lái)具有一定的速度，而繩子之所以能飛起來(lái)，正是在自身的張力和拋射速度，二者的協(xié)同下才能完成，如果在失重環(huán)境下，當(dāng)繩子向斜上方拋射時(shí)會(huì)沿直線運(yùn)動(dòng)，然后經(jīng)過(guò)一個(gè)圓弧在直線返回，觀察轉(zhuǎn)折處的繩子會(huì)發(fā)現(xiàn)圓弧上的質(zhì)點(diǎn)由于繩子的張力，而受到來(lái)自左右兩側(cè)的拉力，合力指向圓心形成維持質(zhì)點(diǎn)圓周運(yùn)動(dòng)的向心加速度，圓弧在離心作用下具有遠(yuǎn)離的趨勢(shì)，將繩子繃緊從而維持了這個(gè)軌跡，但是放在地球上，繩子軌跡就會(huì)發(fā)生變化，由于繩子上的質(zhì)點(diǎn)受到了重力從發(fā)射起點(diǎn)到轉(zhuǎn)折圓弧處，質(zhì)點(diǎn)在鉛錘方向的加速度保持一個(gè)G，因此軌跡就變成了爬升時(shí)不斷減速，前進(jìn)的下墜段又在重力下加速的拋體運(yùn)動(dòng)，在返回的區(qū)間里質(zhì)點(diǎn)高度降低，勢(shì)能不斷轉(zhuǎn)化為動(dòng)能，重力持續(xù)做正功，讓質(zhì)點(diǎn)的速度越來(lái)越大，回到滾輪入口處時(shí)又達(dá)到了滾輪的線速度，于是周而復(fù)始，因此將這個(gè)橢圓維持在空中的任務(wù)，很大一部分要交給尖端的圓弧，將兩邊繩子繃緊，才能形成橢圓形的閉合曲線所以這個(gè)橢圓形軌跡能否形成就是滾輪的轉(zhuǎn)速和繩子的長(zhǎng)度，繩子長(zhǎng)度較大時(shí)則橢圓的厚度也較大，這說(shuō)明繩子越短，繩子張力就越大，越容易橢圓形軌跡。這款教學(xué)儀器產(chǎn)品可以定制，有需要參觀體驗(yàn)的的可以來(lái)菏澤市教育教學(xué)儀器總廠！

                                     【文:劉帥】

                                                                                                                              2022年01月08日