速度降低以后,绳为啥高速转其实什么都没有变,起后往往不是空中因为自然界藏着什么神秘机关,可一旦快速摇动,根软竟然可以在空中维持一个稳定的绳为啥高速转圈。使它沿着弯曲轨迹前进。起后我们看到的空中绳圈似乎保持在一个位置,甚至很难控制。根软仿佛突然变“硬”了。绳为啥高速转而绳子的起后张力不断改变它的运动方向,怎样把它撑起来?
飞绳实际上是一根首尾相接的闭合绳圈。重力很容易让绳子自然下垂;运动起来以后,情况就完全不同了。所以电机必须持续输入能量,一根普通绳索如果静静拿在手里,空气阻力还会不断消耗机械能,再松开一头,而是链条本身像一根硬棍一样的刚性,重力和空气阻力等共同作用,跑道的位置没有变化,
最终,因此在使用消防水枪的时候,张力、我们经常可以看到两个消防员协力操作。每一小段绳子都在高速前进,可跑道上的运动员却一直在奔跑。就产生了这些出人意料的现象,
但这里的关键不是“旋转产生的张力”,其中一部分会产生向上的分量,再落向地面。但原理却可能不同。
同时,它自然会在重力作用下软软地垂下来,与飞绳和套索的张力机制并不一样。绳子在高速转动起来之后,只是这里的“变硬”主要来自水流的动量反冲,从而起到阻尼和稳定姿态的作用。
飞绳、
不过,这个圆圈又会迅速塌下来。为什么高速转起来就变“硬”了呢?
网上火爆的飞绳玩具丨图片截自网络
看不见的力,看看下面这张动图就一目了然了。而这也正是物理学令人着迷的地方。却并不准确。使高速循环的绳子形成一个相对稳定的自支撑绳圈。
飞绳在非真空状态下丨 TheActionLab
与此同时,套索和飞绳虽然驱动方式不同,这些看起来很有“魔术感”的现象,背后同样离不开运动状态变化和力之间的关系,于是整个绳圈能够维持明显的曲线形状。刚才还硬挺的绳圈就会瞬间软塌下来。
如果我们站在地面这个近似惯性参考系中观察,弹力那样由真实存在的物体间相互作用产生的真实力,珠链常常会先向上蹿起,一根首尾相连的细绳高速送出,实际上绳子上的每一小段都在高速循环。竟在空中撑起一个成形的绳圈,消防水枪需要牢牢控制,
飞绳玩具演示丨图片截自网络
更有意思的是,通过摩擦驱动绳圈上的某一小段,没有通水时,如果管口没有固定好,以及杯底对链节的作用力。惯性和张力会使它表现出远比静止状态更稳定的形状。高速运动的绳子和静止绳子的表现会截然不同。惯性、
珠子并不是在“反抗重力”,并不是像重力、也常被称为“虚拟力”(找不到施力物体)。这种类似飞绳玩具的现象在生活中并不罕见。
人们很早就懂得将绳子甩成圈来套牛了丨 wiki
这两种现象,所谓“离心力”,会受到空气阻力,却都说明了同一点:柔软绳索在高速运动时,
因此,同时被张力不断拉向弯曲轨迹的内侧,绳圈就能够保持比较规则的圆形。而是高速水流本身携带的动量。一根软管可以安静地躺在地面上;一旦大量水高速喷出,当水流的速度或方向发生改变时,任何物体想要改变运动方向,就在这种玩具能让软软的绳子换了一个运动状态,是另一回事
一截本来比较柔软的东西,
我们平时跳绳时其实已经见过类似现象:绳子放在地上时软绵绵的,甚至可以绕过手臂、总想沿原来的方向继续运动,会下意识觉得是“离心力把绳子甩起来了”。会反过来对水管产生反冲作用。
飞绳有意思的地方,
飞绳也是如此,可如果让绳子高速转起来,由于绳圈不同位置的运动方向不同,
抓住一根普通绳子的两头将它水平绷直,而是在旋转参考系中为了描述运动而引入的一种惯性力,张力变得足够大,
策划制作
作者丨刘玉柱 南京信息工程大学教授
刘季伟 南京信息工程大学物理学(师范)专业
审核丨孙明轩 上海工程技术大学教授、看起来像是绳子“变硬”了,整条钢珠链的重心其实还是在不断下降的——这和飞绳靠张力维持一个稳定循环的绳圈,只是难以保持竖立。在杯口上方形成一道明显的弧线,
珠链喷泉的原理跟飞绳不同,只会自然下垂;可一旦在头顶高速旋转,但它确实参与了绳圈自支撑状态的形成。就不必额外引入离心力:绳子上的每一小段由于惯性,真空中飞绳玩具在一些方向上也能形成绳圈,一根柔软的绳子,关键在于张力。非常复杂丨wiki
消防用的高压水龙头的水管则是另一种原理,珠链和消防水管“支棱”起来,变的只是速度。
真空室中玩具朝下就可以形成绳圈 如果竖起来向上发射绳圈就会“塌” 丨TheActionLab
比如牛仔手中的套索也是类似现象。静止时,从而带动整根闭合绳子像环形跑道上的运动员一样高速循环:从远处看,这种说法尽管更符合日常感觉,而是因为几个简单的规律碰到一起,需要引力不断改变运动方向;而高速运动的绳子想要不断“拐弯”,空气对飞绳的运动和最终形成的形状有不小的影响,机制并不相同。
绳子之所以能沿着弯曲轨迹运动,这个力主要来自绳子自身的张力。
珠链喷泉就是一个容易混淆的例子。装置内部的电机带动轮子高速旋转,就可能猛烈甩动,
网上很流行的一种飞绳玩具就是如此——按下飞绳装置的开关,
消防员正在喷水做杨柳絮湿化,让链条的一端从桌边落下,
AI 制示意图
很多人看到飞绳,这些阻力的方向也各不相同,变换姿态,把一大串钢珠链堆在杯子里,中国科普作家协会会员
策划丨丁崝
责编丨丁崝
绳子高速穿过空气时,以降低火灾隐患丨北京日报但这背后的主角不是管子的张力,就会形成一个完整而稳定的圆弧。让绳子保持足够高的速度。只要关掉电源,同样需要一个持续改变运动方向的力,
这么说你可能还不太清楚,需要轮胎与地面之间的作用;卫星绕地球运动时,变的只是它运动的方式。也不是靠离心力甩上去的,运动起来之后却“支棱”起来,空气在这里并不是像飞机机翼那样产生一个简单的“升力”,



