紙杯陀螺火箭體驗迴轉效應的驚奇!深奧的科學勞作世界
我是科學訓練師桑子研。每天都是做實驗的日子!
為什麼正在奔跑的腳踏車不會倒下?為什麼丟出去的陀螺不會倒,反而會持續旋轉?這些神奇現象的秘密,就藏在「陀螺效應」裡。
所謂陀螺效應,是指「正在旋轉的物體,會傾向維持原本的旋轉方向(旋轉軸)」這種既神奇又有趣的性質。
「這種不可思議的感覺,有沒有辦法用更簡單、更容易自己動手做的方式重現呢……」
這個念頭,這幾年一直悄悄藏在我的腦海一角。直到前幾天,我終於在一個完全出乎意料的地方找到了答案!
那是在小森榮治老師的實驗講師培訓課程中。老師教我們做的,是一個乍看之下毫不起眼的「紙杯火箭」。這次就來介紹它的做法。
準備材料
紙杯2個、斜口鉗、剪刀、橡皮筋1條
製作發射台
首先,在紙杯底部剪出一些切口。因為紙杯底部比較硬,用斜口鉗會比較好操作。


接著用剪刀,按照下面照片的樣子剪開。

這樣,發射台就完成了!
接下來製作火箭本體。先用剪刀按照下面的方式剪出切口,

再把橡皮筋交叉成「X」形,掛上去。

這樣就完成啦!如果再自己設計一些圖案,看起來會更有趣。

玩法非常簡單。把火箭從上方壓到發射台上,讓橡皮筋被拉伸。


放開手,就是發射!


不過,如果就這樣直接發射,火箭很快就會失去平衡,一邊亂轉,一邊歪歪扭扭地掉下來。

這樣的話,就只是一個「會飛的紙杯」而已。飛行姿勢很快就會亂掉。
現在加入魔法般的小技巧:「扭一下」!
就在這個時候,小森老師說了一句神奇的話:「發射之前,先稍微『扭一下』再發射看看。」
方法很簡單。把火箭裝到發射台上時,一邊用力往下壓,一邊稍微扭轉一下,大約45度即可。就只是這麼一個小動作,火箭的飛行方式卻會產生驚人的變化。
就在發射的瞬間,火箭開始漂亮地旋轉,就像整支火箭裡有一根筆直的軸心一樣,沿著穩定又筆直的軌道「咻~~~~!」地飛出去!

只要加上一點扭轉,就能實現漂亮的穩定飛行!
這就是我一直在尋找的、可以自己動手做的陀螺效應!
誰能想到,原來這麼簡單、這麼生活化的小手作裡,竟然藏著和太空船姿勢控制相同的原理!
橄欖球在漂亮地旋轉著被投出去時,為什麼能夠筆直飛行?步槍的子彈為什麼會因為槍管內的螺旋膛線而旋轉,進而穩定地飛向遠方?這些現象,全都和陀螺效應有關。
生活周遭的科學遊戲,其實就是一扇通往壯闊科學世界的大門。從大學裡才會學到的高階物理定律,一直到太空開發技術,都可能從這些簡單的科學遊戲一路連結起來。
科學遊戲,真的超級有趣!
我最愛的超強陀螺玩具「陀螺哆啦A夢」
我非常喜歡可以親身感受陀螺效應的玩具。雖然我也收藏了幾個傳統的地球陀螺,但其中我最推薦的,就是這個哆啦A夢造型的「陀螺哆啦」。
為了在課堂上展示,我一直自己掏錢買新的,現在已經是第3代了。雖然價格稍微高了一點,但絕對值得!
這個陀螺哆啦最厲害的地方,就是它的尺寸和力量。
當內部裝著的大型陀螺(陀螺儀)高速旋轉起來,就會產生一股神奇的力量,彷彿哆啦A夢自己突然有了意志一樣!
把旋轉中的陀螺哆啦交給學生,他們的手臂就會被一股力量猛地拉向意想不到的方向,大家馬上興奮得不得了!
就連我自己,不管玩過多少次,還是會被這股不可思議的力量嚇一跳。
即使把旋轉軸傾斜後放開手,陀螺效應依然會抵抗重力,讓哆啦A夢不會倒下。
這種「怎麼會這樣!」的驚喜,不管是孩子還是大人,都會在那一瞬間忍不住睜大眼睛。
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