麻省理工學院公開課:經典力學第18集中,陀螺為什麼可以一直旋轉個不停?
就是下面圖片中的陀螺,在整節課中,一直在不停的旋轉,從沒停過。
陀螺的視頻是11分鐘40秒開始,然後一直旋轉到課程結束
視頻鏈接:
http://v.163.com/movie/2009/5/P/T/M6S8LP3CJ_M6S8MG4PT.html
拜託,用生活常識想一下也知道,無論摩擦係數多小,也不可能轉40分鐘還不停。
就算陀螺和底座間的摩擦係數是0,那還有空氣的粘滯阻力呢。
事實上,在後面的課程里他解釋了這個懸念,底座裡面是有電池的,嗯:
http://youtu.be/FGaSeSP0tCM?t=37m10s 第37分10秒
P.S. 陀螺和底座間顯然是滑動摩擦。有滾動摩擦什麼事兒?
這個問題我只能定性解釋一下,定量沒數據,算不了。
假設檯子是由常見的比較光滑的聚四氟乙烯(Teflon)[1]做的(色澤貌似是有機物),同時陀螺是由鋼做的,桌面估計是化學實驗室常見的耐酸鹼的橡膠板[2]。
在本回答的最後,有兩個摩擦係數的值,兩者約差25倍。而轉陀螺是滾動摩擦,滾動摩擦係數比滑動摩擦小多了。視頻中第一次轉了約16秒(11:24 ~ 11:40),而第二次至少 40 分鐘。只能說滾動摩擦係數太小以至於轉那麼長時間消耗掉的能量比較少。
[1]與鋼的滑動摩擦係數 μ1 = 0.04
(http://www.engineershandbook.com/Tables/frictioncoefficients.htm 的 Teflon 和 Steel)
[2]摩擦係數 μ2 ≈1
(來自 http://www.guobai-rubber.com/news/xiangsuzixun/203.html 實在找不到橡膠板的相關參數,在這個網站找了一個看起來挺像的東西)
這老師不是說了嗎?這個表面比桌面更加光滑,說以可以減少摩擦生熱的損耗,從而更久的轉下去。
黑板畫得很清楚了,陀螺里有個磁鐵,而盤子里有個通電的線圈,線圈產生了磁場,磁場同性相斥,使陀螺懸浮在空中,旋轉時只有空氣阻力。
應該是這裡解釋的,從38分20秒左右開始
麻省理工公開課:電和磁
感應電機的原理,視頻里有詳細解釋。
阻力肯定還是有的,只是底座里的電磁鐵提供了動力才使得陀螺不倒而且能一直轉
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