趣味物理实验(原名《趣味物理思考题》)
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3.奇妙的陀螺

图片里有一些形状不同的陀螺,它们是用不同的材料做成的。这些陀螺会给你展示一些有趣的实验。这些陀螺的制作要求不是特别高,你不需要花钱,也不需要别人的帮助,自己就可以做出来。

接下来,我们看看这些陀螺的制作步骤。

(1)用五孔纽扣制作陀螺。在你的周围找一个五孔纽扣,如图21所示,你就可以轻松制作陀螺了。你用一个尖的木条穿过纽扣中间的那个孔,然后塞紧它,这样一个陀螺就制成了。通过这种方式制作的陀螺的两头都可以转。你只要用手转动木条,然后把陀螺抛出去,陀螺就可以转了。

(2)如果你没有带孔的纽扣也是可以制作陀螺的,你可以找橡皮做的软瓶塞。用一个一头尖的木条穿过去,这样一个陀螺就做好了(图22)。

图21

(3)通过观察图23,你可以看见一个不同寻常的核桃陀螺,它可以靠自己的尖突部分旋转。将一个核桃变成一个陀螺,你只需要将一根小木棍插在它的上面就可以了。

(4)除此以外,你还可以找一个既平整又宽的软木塞。用一截铁丝穿过软木塞,以它为中心轴。这样的陀螺旋转起来非常稳。

(5)图24中的陀螺很有特色:它是用削尖的火柴棍穿过装药丸的小圆盒制作而成的。为了使陀螺更牢固,我们必须往钻孔里淋点火漆。

图22

图23

图24

(6)图25向我们展示的是一个非常不可思议的陀螺。陀螺的转盘边上用线系着几粒圆纽扣。陀螺旋转的时候,纽扣顺着转盘的半径被抛了出去。同时,由于圆纽扣受到离心力的作用,线被拉直了。

图25

(7)下面的这个陀螺和上面的有点儿相似,但风格和上一个陀螺不同。如图26所示,在一个软木塞形状的陀螺转盘上插入几根大头针,大头针的一头穿着各种颜色的珠子。陀螺旋转的时候,珠子由于受到了离心力的作用会滑到大头针的针帽位置。如果此时正好有灯照到陀螺,大头针的针棒会像镶嵌着珠子的银条一样五彩斑斓。如果你想要陀螺运动的时间够长,你可以把陀螺放到光滑的碟子里。

(8)如果你想做一个彩色的陀螺(图27),那就需要花费很长的时间,但与上边不同的是,你可以看到在普通陀螺里看不到的神奇景象。这回我们准备好圆药盒的底,把不用的钢笔笔杆穿过盒底,用两块软木塞垫圈将盒底孔上下夹紧,如此一来就可以将陀螺固定,然后你仿佛分蛋糕一样,用直线从中心到边缘将转盘平均分为几块,相间着涂上蓝色和黄色的颜料。你可以想象一下,陀螺转起来会出现什么情况,转盘的颜色不是我们涂上的蓝色和黄色,而是绿色的。黄色和蓝色在我们的眼睛里进行混合,产生了新的颜色——绿色。

你可以接着做混色实验。将浅蓝色和橘黄色依次涂在转盘扇形区,准确地说,当陀螺旋转时,你看到的不是黄色,而是白色,更准确地说是浅灰色,用料越纯,得到的颜色越浅。混合这两种颜色得出白色的在物理学上统称为“补充色”。通过这个实验,我们得出浅蓝色和橘黄色就是补充色。

图26

图27

假如你准备的颜料非常齐全,那么你完全有理由做两百年前伟大的英国科学家牛顿曾经做过的实验。那就是将赤、橙、黄、绿、青、蓝、紫,这七种颜色依次涂在转盘扇形区上。这七种颜色在旋转的时候会混合成灰白色。通过这个实验你能够得出这样的结论:每一束白色的太阳光都是由不同颜色的光线混合得到的。

进行彩色陀螺的变色实验的步骤如下:将一个纸环套在已经转动起来的陀螺上(图28),转盘马上就会变色。

图28

(9)做会写字的陀螺(图29)。就像上面所描写的步骤,不同的是转轴不是钢笔杆,而是已经削好的铅笔。在略微倾斜的纸片上将这个陀螺转动起来。旋转的陀螺的运动轨迹是这样的,它沿着稍微倾斜的纸片朝下旋转,笔尖会把运动轨迹留在纸片上。计算转数非常简单,陀螺转一圈,笔就会画出一圈。我们一边拿着表一边观察陀螺的旋转,当然,不用表也是可以数的,不过我们需要提前练习读一个数“1、2、3、4、5”所需的时间不多不少正好是一秒钟。如果你觉得这是很难的事情那你就错了。花十几分钟练习一下就能学会读数。打算只用眼睛读数是不可能做到的。

图29

还有另外一种写字陀螺。为了做这样一个陀螺,需要找到一小块铅饼。因为铅饼是软的,所以你可以在小铅饼的中心钻一个小孔,你可以把这个孔当成中心,然后在孔的外面再钻两个小孔。

用一个一端是尖的小木棍,穿过中心的孔,做完这一步后,再用马鬃毛穿过边上的小孔,略微朝下超出陀螺中轴,用火柴棍的碎屑将鬃毛固定起来。还剩下一个小孔,这时候,你可以先不管它。这个孔的作用就是为了中轴的两边的重量相同,避免陀螺负重不均匀,旋转起来也无法达到均衡。

现在,你就做好了一个写字陀螺。为了完成整个实验,我们还需要一个被烟熏过的盘子。让盘子的底部在酒精灯的火焰上熏,这样做的目的是让盘子的底部附着一层均匀密实的烟黑,然后让陀螺在盘底旋转。陀螺转动的时候,马鬃会在盘底画出白色的曲线,非常奇妙(图30)。

(10)最后一种陀螺是你努力的终极方向:旋转木马陀螺。你第一眼看到它可能会感到制作它很困难,但是事实并非如此。转盘与中轴的做法和彩色陀螺的做法是一样的。在转盘的周边均匀地插上带小旗的大头针,把有骑士的小纸马粘到转盘上,这样就做好了能够让你弟弟或妹妹高兴的精致的旋转木马陀螺了(图31)。

图30

图31