【一等奖】茹科夫斯基转椅实验
南岸区11中 孙燕芊
指导教师: 王 丽
物理不是只存在于科学家身边,它无处不在,只是在等待有心发现探究的人。 ——题记
一天下午,我正用手机看新闻,忽然,一个关注率颇高的帖子闯入我的视线,我好奇地点开一看,上面的几个大黑字赫然写着——收缩双臂就能使转椅加速旋转,反之,如果伸开双臂就缓冲转椅的旋转。这引起我的兴趣,我好奇地往下看。因为转椅在生活中还算比较常见的东西,所以许多人说自己已经试过了。但每个人的感受和回答都不一样,总之是众说纷纭。这倒是让我有了探究的兴趣,我决定自己尝试一下。
正好,家里有两把转椅,一把比较结实,两边都有扶手,设为①号椅,另一把则是我平日写作业用的较小的一把,两边没有扶手,设为②号椅。
我与爸爸协商好,决定一起做这个实验。我和爸爸把两把转椅移到比较宽阔的阳台,把阳台上其他杂物收拾好后,爸爸用笔在阳台上画了一杠,再用笔分别在两把转椅上,并先把①号椅移到相应的位置。我先坐上①号椅,爸爸用绳子固定好我的身体以确保我的安全。然后爸爸在旁边计时并数圈。我们设定的时间是20秒。我先将双手收缩,转椅转得很快,若不是爸爸事先用绳子固定了我的位置,我一定会倒在地上的。然后爸爸告诉我,在20秒内,这两道杠一共交汇了19圈,也就是说我大概转了19圈。然后我又坐上了②号椅,用同样的方法发现我伸开双臂的时候,转椅旋转的速度有所减缓且只转了9圈。爸爸一时兴起也像我这样做了这个实验。为了更好地探究这个问题,我画出图表来显示结果:
时间:20秒 |
① |
② |
||
|
收缩 |
伸开 |
收缩 |
伸开 |
我 |
19圈 |
9圈 |
18圈 |
8圈 |
爸爸 |
17圈 |
8圈 |
17圈 |
7圈 |
将图形画出来后,我惊讶地发现原来收缩双臂可以使转椅加速旋转是真的!但是,为什么呢?我的心里有了一个大大的问号。我去问爸爸,爸爸也很无奈的摊手表示“不知道”。于是我猜想,转动的速度改变了是否因为手臂收缩和伸开的角度不一样,但这和转动的速度又有什么关系呢?
但我百思不得其解,决定去网上寻找答案,经过一番波折后,一个网页吸引了我——是一个综艺节目的剪辑,这个综艺节目专门为观众分辨网络上传言的真假,故名为“是真的吗?”正好这段剪辑就是有关我刚才的问题。
主持人搬来一把转椅和一根棍子,分别做上标记,与我的方法几乎没有什么不一样。只是时间改为10秒。且为了使效果更明显还加上了两个 8磅 的哑铃,即 36千克 。同一把转椅上坐着,结果如如下图所示:
时间:10秒 |
收缩 |
伸展 |
① |
9圈半 |
5圈 |
② |
8圈 |
4圈 |
这同样也表明网上的说法是真的。这节目还解释了原因:原来这是一个有名的实验,名为“茹科夫斯基转椅实验”它的原理是物体转动的惯性与速度成反比即角动量守恒,伸开手臂时,身体质量相对分散,惯量大,转动速度小。而收缩手臂时,身体质量集中分布,惯量小,转动速度反而大。
而正当我对这一现象感到惊奇不已时,又一个问题在我脑海形成,茹科夫斯基得到的这个实验结论,一定是经过多次实验,但这个物理结论又能说明什么呢?
这时候,我突然想到有一次在电视上看见许多花滑运动员就是通过手臂来控制自己的旋转速度。以此做出许多花样繁多的动作我不由得惊叹了,物理,原来不仅是存在于科学家身边,他就在我们的身边!
这次探究这个问题使我收获良多,不但培养了我的实践能力,还使我对科学有了更多的兴趣,让我对生活中难以解决的问题有了一种难言的兴奋,明白了如何解决问题,让我学会观察生活自然社会让我有了像“是真的吗?”这种的科学家严谨的质疑精神,我相信我用实践证明科学。
评语:小作者通过网络上的帖子提出问题,并通过实验探究帖子内容的科学性,在学习物理之初,能够用实验来检验所看到的内容是否具有科学性,能将实验得到的结论应用于实践,有较好的科学素养。