成分
煮熟的鸡蛋 | |
台面:表面,如工作台或一块木头 |
指令
把鸡蛋煮熟
侧卧在它的表面上
尽可能快地旋转鸡蛋。
有什么奇怪的事情发生吗?
试着从不同角度开始旋转鸡蛋。
结果
如果你把鸡蛋旋转得足够快,你会发现它是直立的。它位于哪一端取决于你开始旋转鸡蛋的角度
解释
当你旋转鸡蛋时,你几乎总是以一个轻微的角度旋转它。不这样做几乎是不可能的。
当你旋转鸡蛋时,你通常会使它旋转成一个角度 | 。 |
当鸡蛋试图绕着它的质心旋转时,它接触到的点就会在桌子上移动,所以你会预料到鸡蛋和桌子之间会有摩擦力。
然而,你可以把旋转分为两个部分,主要是绕着与鸡蛋成直角的轴旋转,再加上绕着鸡蛋的长轴滚动旋转。
你可以把鸡蛋旋转成一个角度(黑色),它基本上与鸡蛋成直角旋转,并围绕鸡蛋的长轴进行滚动运动。 | 慢动作的旋转蛋。 |
这实际上意味着鸡蛋像轮子一样旋转实际上推动着鸡蛋,所以摩擦力作用的方向和接触点推动鸡蛋的方向是一致的。
如果鸡蛋非常平,接触点和重心非常接近,所以它只需要非常慢地旋转就可以工作,当鸡蛋变得更直立时,它的旋转更多地围绕着长方向旋转,所以它滚动得更快,仍然起到轮子的作用。
这个力就是驱动鸡蛋角度变化的力。
因为鸡蛋是绕着质心旋转的而质心不在接触点上方,接触点在表面上移动。 | 从蛋的宽端看。 鸡蛋滚动的速度比它移动的速度快,所以摩擦力对鸡蛋施加了扭转力(或扭矩) |
正常情况下,这种力会扭曲鸡蛋,使其滚动,但鸡蛋在旋转,所以鸡蛋就像一个陀螺仪。陀螺仪有一个很有趣的特性。
如果你在陀螺仪上施加一个扭曲,就像重力在这种情况下(蓝色箭头)陀螺仪的轴实际上沿着绿色箭头与它成直角移动。如果陀螺仪像这张照片一样站着,这意味着它将继续绕着一个圈而不是摔倒。 |
这意味着鸡蛋(蓝色箭头)上的摩擦实际上会导致鸡蛋的旋转轴与这个(绿色箭头)成直角移动,并开始直立。
最终,如果鸡蛋旋转得足够快,它就会直立起来。
蛋最终直立起来 | 如果你从一个不同的角度出发,它就会朝反方向竖立 |
其中的确切动态非常复杂,直到2002年才由剑桥大学的基思·莫法特(Keith Moffat)研究出来
自然416年,385 - 386 (2002)。
- 以前的如何判断你的鸡蛋是生的
- 下一个瓶中的云
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