奇特的磁性浮游陀螺

Y-CAS的制作方法。所需时间5~20分钟。

实验内容

U-CAS是株式会社增田屋集团推出的一种玩具。设计时尚的银色陀螺在黑色的底座上方几厘米处浮游,很怪异地一边不断地晃动,一边无声地在那里转动,真是很罕见,当然这也并不是没有科学性的。

U-CAS是利用两块磁铁之间的反作用力制作而成的,电源和电路也不是内置式的。陀螺是将铁淦氧环形磁铁用塑料薄膜包裹而成,底座是在塑料盒子内置方形铁淦氧环形磁铁构成的。陀螺和底座的N极极性相同,所以互相排斥因而可使陀螺浮起。又因为中央的部分形成了一个“磁场的洼坑”,所以不用担心陀螺会跑出来。另外,为了保持N极同性之间的排斥力而利用了回转仪原理,所以旋转是必不可少的,选定陀螺做浮游体的理由正在这里。U-CAS的构造正如上面所描述的那样出奇地简单,所以我们只要找到适当的材料,自己也是可以制作的。用磁铁做陀螺,使它在有着强大磁性的磁铁上方转动即可,可以说Y-CAS是U-CAS的自制版。

图1
图1 陀螺的浮游原理
浮游在空中的陀螺
浮游在空中的Y-CAS

所需材料

①铁淦氧环形磁铁(外直径25mm,内直径12.8mm,厚7mm,质量12.2g)

②铜制大头钉(比图钉稍大,有一个半圆形的头。长13mm,头部直径10.6mm)

③带有粘合剂的毛毡(椅子或者桌子腿上套的保护地板的橡胶垫)

④圆木棒(小木棍也行,用做陀螺的轴。直径约6mm的木棒可直接穿过U-CAS的平衡点)

⑤强力环形磁铁(特大号)(外直径80mm,内直径40mm,厚12mm)

⑥木板(作为磁铁的底座)

⑦3.5英寸软盘的塑料外壳 ⑧适当的平衡点(可直接用U-CAS上的)

⑨O形环(也可直接用U-CAS上的)

图2 陀螺的构造
图2 陀螺的构造
>

实验方法

装置的制作方法

将大型的铁淦氧形磁铁⑤用铜丝固定在木板上作为底座,再安装一个水平的调节装置就更好了。

以下是陀螺的制作步骤:

1.将木棒③的一端用铅笔刀削尖。

2.再将其用刀切成长30~35mm的小段。

3.将带有粘合剂的毛毡粘在铁淦氧磁铁①的N极一侧,并对准中心。

4.在与磁铁相对的毛毡③(橡胶垫)的中心处,扎上一个大头钉②。

5.在从铁淦氧磁铁①的孔中扎出的大头针②的针上,嵌入准备好的木棒。

6.在水平面上远离磁铁和铁的地方转动陀螺,若发现轴有些倾斜可及时调整。

注意事项

作为底盘的强力吸铁石,是质量至少超过200g的大家伙。若不小心将两块磁铁过于靠近的话,会夹到手,非常危险。因为它很重。所以可能不仅仅会造成淤血。尤其是小学生没有力气抵抗引力,可能会因此而受伤。如果随便将两个以上的磁铁交给学生的话,肯定会有人想试试其引力,所以即使是高中生也要一再强调,以防止学生受到伤害。

实验方法

在陀螺旋转和浮游的方式上,商品版和自制版基本相同。但商品版做得比较精致,容易发现其规律。可以先用商品版做练习,熟悉以后再挑战Y-CAS是最快的办法。首先把作为底盘的大环形磁铁⑤的N极朝上水平放置,再将软盘盒⑦叠放在上面。将陀螺放在其上旋转。在中心部位能够稳定旋转的部分很小,稍不留神陀螺变为横向运动的话,陀螺可能会跳起来甚至倒下。这需要多次练习才行。

当陀螺能稳定旋转时,就可以用双手托起软盘盒,保持水平,慢慢地上升到上方的1cm处。在这个过程中稍微进行一下上下和倾斜度的调节,就一定能找到一个陀螺稳定转动的点,这个点叫做“最适点”。如果能够找到这个点的话,第一阶段就算成功了。

浮游点在这个最适点的稍上方。如果重量适当,在慢慢托起软盘盒的过程中,陀螺会自己脱离软盘盒进入浮游状态。如果陀螺很轻易地就飞起来,超过了稳定点也不能浮游。若总是在软盘盒上转动,那说明太重了。这时调节重量,找到最适当的重量。重量是最重要的参数,最适当的重量幅度是±0.1g,非常精确。之后就是不断地纠正错误和不断地练习,一定要相信它能够浮游上来,即使失败也不要灰心。

文件下载(已下载 1938 次)

发布时间:2014/5/25 15:24:42  阅读次数:5644

2006 - 2024,推荐分辨率1024*768以上,推荐浏览器Chrome、Edge等现代浏览器,截止2021年12月5日的访问次数:1872万9823 站长邮箱

沪ICP备18037240号-1

沪公网安备 31011002002865号