奇妙的物理世界

李榮蕾+曾艷

滾球

滾球是一個應用多種機械機構和傳動原理的大型封閉裝置展項，通過操作各個裝置，使大鐵球在封閉的軌道中循環(huán)運行。

觀眾通過共同協(xié)作可以了解到四連桿機構、滑輪裝置、螺旋運動等。其中螺旋提升所采用的是阿基米德螺旋機構，它廣泛應用于化工、建材、冶金、糧食等部門。如：蝸桿傳動是在空間交錯的兩軸間傳遞運動和動力的一種傳動，兩軸線間的夾角可為任意值，常用的為90°。它廣泛應用在機床、汽車、儀器、冶金機械及其它機器或設備中，其原因是因為使用輪軸運動可以減少力的消耗。鏈傳動是通過鏈條將具有特殊齒形的主動鏈輪的運動和動力傳遞到具有特殊齒形的從動鏈輪的一種傳動方式?，F(xiàn)在的變速自行車就是利用鏈傳動設計的。

鎖的構造

家里的門鎖是如何起防盜功能的？鎖芯是如何作用的？鑰匙又是怎么打開鎖的呢？鎖在我們生活中的應用可以說是必不可少的一部分，而鎖的種類也是各式各樣。通過這件巨型的鎖模型，我們可以直觀的看到到鎖的內(nèi)部構造，這里為大家展示了幾種生活中常見的鎖，有單邊鎖、十字鎖、管狀鎖、磁性鎖和密碼鎖。通過插入鑰匙模擬開鎖的舉動，觀察鎖芯機械運動的過程，相信大家對鎖的相關知識有了更多的了解。

離心現(xiàn)象

在街邊或者廣場上，時常能夠看見商販推著一輛制作棉花糖的自行車或三輪車現(xiàn)場制作棉花糖。一勺白糖倒進機器中，商販的腳在自行車的腳蹬來回轉動，手拿小棒不停的在機器里纏繞，不一會兒，雪白蓬松的棉花糖就大功告成。它很神奇嗎？其實不然，下面就讓我們?nèi)タ萍拣^了解它的原理吧？

按下按鈕可以看到中間的A、B兩管內(nèi)裝滿清水，A管內(nèi)放一輕質(zhì)球，浮在管頂部，B管內(nèi)放重球，沉在管底部。當二管繞軸以一定轉速旋轉時，A管內(nèi)水的比重大于球，其離心傾向大，球被擠壓到管底部；B管內(nèi)球的比重大于水，其離心傾向大于水，所以球向上運動，升到管頂部。工業(yè)上常用這種離心分離法，分離不同比重的物質(zhì)。

自己拉自己

當我們看國旗冉冉上升時，大家是否注意到升旗手卻是往相反的方向——向下拉旗繩？當我們看吊車工作時，大家又是否注意到，無論多重的物體，它都能輕而易舉地吊起？那如果我們想把自己拉起來，有沒有這個可能？現(xiàn)在我們就來親身感受一下吧！

我們可以發(fā)現(xiàn)在展品頂端有一個定滑輪，它不能省力，但可以改變力的方向。下方安裝的是動滑輪，它不能改變力的方向，卻能省力。當我們將定滑輪和動滑輪組合，就形成了滑輪組，使用它既可以省力，又可以改變用力的方向。滑輪組繞過動滑輪用了幾段繩子，提起物體所用的力就是總重的幾分之一。

氣球吹不散

啟動按鈕，我們會發(fā)現(xiàn)這三個小球沒有被吹散反而聚在一起，這演示了著名的伯努利定理：流速快的地方壓力小，流速慢的地方壓力大。因此小球受到一種來自四周的推力，使小球總是向氣流中心運動，而不向四周“逃跑”。

在我們?nèi)粘Ｉ钪?，存在著很多伯努利現(xiàn)象。如等待地鐵的乘客穿著裙子，地鐵進站的氣流會把她的裙子“吹”起來；當我們坐在一輛飛馳的小汽車里時，頭發(fā)也會隨風飛舞。應用伯努力原理最廣泛的一個發(fā)明就是飛機。飛機機翼的上表面是流暢的曲面，下表面則是平面。這樣，機翼上表面的氣流速度就大于下表面的氣流速度，所以機翼下方氣流產(chǎn)生的壓力就大于上方氣流的壓力，飛機就被這巨大的壓力差“托起”。

共振環(huán)

共振環(huán)是由6個不銹鋼片組成，每個片兩端連接，形成環(huán)狀。按動按鈕，接通放置在環(huán)下面的揚聲器時，每個環(huán)都可以在特定的頻率范圍下強烈振動。環(huán)的固有頻率是由四個因素決定的，分別是環(huán)的質(zhì)量、剛度、材料和直徑。在材質(zhì)相同的情況下，環(huán)越小共振的頻率越高，環(huán)越大，共振頻率越低。當外界激勵頻率接近或等于環(huán)的固有頻率時，就會強烈的振動，這種現(xiàn)象叫共振。

日常生活中也常?？吹嚼霉舱瘳F(xiàn)象制造的各種器具。比如說二胡、提琴等樂器上都配有一個空盒子，這個盒子就是共鳴箱。在演奏時弦振動發(fā)聲，空盒內(nèi)的空氣與弦發(fā)生共振發(fā)出聲音，使樂器發(fā)出的聲音嘹亮、優(yōu)美。

但有時共振也會造成悲劇。二戰(zhàn)時期，蘇聯(lián)的一隊騎兵在通過一座大橋時，馬匹邁著有節(jié)奏的步伐登上大橋，以顯示軍威。可不幸的是，當騎兵走到橋心，突然間橋裂成數(shù)段墜入河中，人和馬匹均落到水中。事情發(fā)生后，政府派了專人進行調(diào)查。調(diào)查者認為騎兵對橋的壓力沒有超過橋的負載能力。造成事故的原因是馬隊整齊步伐的頻率和橋的固有頻率相同，大橋由于共振而斷裂。之后，人們從中吸取了教訓，在多人通過大橋時，再也不敢邁著整齊步伐前進了。（編輯/鄒小啟）