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--會飛的繩子。

啟動臺面上的按鈕，繩子會轉(zhuǎn)起來，結(jié)果這根繩子擺脫了重力，能跟隨操作移動，指向前方。大家會很好奇柔軟的繩子為什么旋轉(zhuǎn)后會飛起來！當(dāng)兩個滾輪以一定轉(zhuǎn)速，向前上方拋出繩子時形成的軌跡，首先以上凸曲線上升，由于繩長的限制，經(jīng)過頂端的轉(zhuǎn)折后，又于下凸曲線回到原點(diǎn)，繩子上的每個點(diǎn)都沿相同的軌跡，進(jìn)行周而復(fù)始的循環(huán)，在這個循環(huán)中，教學(xué)儀器產(chǎn)品--會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，同時又在滾輪出口處被拋射出來具有一定的速度，而繩子之所以能飛起來，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會沿直線運(yùn)動，然后經(jīng)過一個圓弧在直線返回，觀察轉(zhuǎn)折處的繩子會發(fā)現(xiàn)圓弧上的質(zhì)點(diǎn)由于繩子的張力，而受到來自左右兩側(cè)的拉力，合力指向圓心形成維持質(zhì)點(diǎn)圓周運(yùn)動的向心加速度，圓弧在離心作用下具有遠(yuǎn)離的趨勢，將繩子繃緊從而維持了這個軌跡，但是放在地球上，繩子軌跡就會發(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G，因此軌跡就變成了爬升時不斷減速，前進(jìn)的下墜段又在重力下加速的拋體運(yùn)動，在返回的區(qū)間里質(zhì)點(diǎn)高度降低，勢能不斷轉(zhuǎn)化為動能，重力持續(xù)做正功，讓質(zhì)點(diǎn)的速度越來越大，回到滾輪入口處時又達(dá)到了滾輪的線速度，于是周而復(fù)始，因此將這個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橢圓形軌跡能否形成就是滾輪的轉(zhuǎn)速和繩子的長度，繩子長度較大時則橢圓的厚度也較大，這說明繩子越短，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)的的可以來菏澤市教育教學(xué)儀器總廠！

                                     【文:劉帥】

                                                                                                                              2022年01月08日