技术解析 | 趣味物理玩具—流星锤

“小小工程师”工作室近期研发了几款趣味物理学玩具,流星锤是其中的一款。

这款玩具很适合小朋友玩,从中可以直观地感受到离心力、重力、能量存储等物理学基本知识。


1. 结构解析

这个流星锤的结构非常简单,仅用了不到30个零件搭建而成。其主要结构包括底板、龙门架、水平摆臂、细线、流星锤和立柱等,如下图所示:

龙门架顶端的转轴与橡筋相连,转动水平摆臂即可将橡筋缠绕起来储存能量。水平摆臂的一端拴着一根细线,细线的顶端是两个齿轮搭建的流星锤。

 

2. 原理解析

操作时,首先转动水平摆臂,将橡筋缠起来储存能量。然后放开流星锤,摆臂在橡筋释放能量的作用下开始旋转,细线在流星锤离心力作用下被拉成水平状态。当细线碰到立柱的时候,立刻缠在立柱上。

当细线缠绕到尽头的时候,又在重力的作用下朝反方向旋转,从立柱上松开,流星锤与立柱脱离。摆臂再次旋转,旋转一圈之后,细线会再次碰到立柱,开始第二次循环。如此往复,直到橡筋的能量全部释放完才会停止下来。


3. 操作技巧

这个小玩具看似简单,但是操作还是有一定技巧的。

  • 首先是细线的长度不要超过水平摆臂的长度,否则容易在缠绕时碰到龙门架。

  • 其次是橡筋缠绕的圈数不宜过多过紧,造成摆臂转动过快,流星锤的飞行方向容易出错。

  • 最后一点是初次释放流星锤的位置,最好是将流星锤从接近底板的位置释放,否则容易从摆臂上方缠绕,细线将无法从立柱上脱离。


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