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春分立蛋 如何把煮熟的鸡蛋立起来

科普小知识2021-09-01 06:47:22
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如果你把一个煮熟的鸡蛋水平放在桌子上,并快速旋转它,你的方法是正确的,你会看到一个奇怪的现象。当鸡蛋旋转时,它会慢慢地站起来。这看起来很酷,但也很奇怪。

这是一个奇怪的现象,直到2002年物理学家才发现原因——一个非常复杂的数学解释。现在,一位物理学家对煮鸡蛋的旋转和静止提出了一个简单的解释。

悉尼大学的罗德·克罗斯解释道:“科学家们研究旋转的鸡蛋已经有100多年了,但是没有简单的解释来解释这一现象。基础物理学无法向本科生或物理老师解释,因为方程式预测一个鸡蛋会站起来,所以它已经站起来了。”

部分问题在于没有足够的实验测量来确定鸡蛋逐渐站立或停止过程中滑动和滚动摩擦的独立影响,因为旋转速度不够快。

事实证明,实际发生的是鸡蛋绕着两个轴旋转,而不是一个轴。

把一个鸡蛋放在桌子上,它会转向一边,稍微有点尖的一端稍微向上。如果你给它一个较慢的旋转速度,它会绕着穿过鸡蛋的轴旋转,也就是说,垂直于桌面的短轴。

尽管物体通常围绕其质心旋转,但由于蛋的形状,其质心与蛋开始旋转的点(即蛋接触桌子的点)不重合。

其质心和接触点之间的差异导致鸡蛋开始摇晃,进而导致鸡蛋逐渐站立,在旋转过程中短轴的角度开始倾斜。

短轴角度的变化称为进动,这是一个用来描述旋转轴方向变化的术语。短轴的进动是法向反作用力(工作台与鸡蛋接触点之间的反作用力)的结果。

然而,正如你所看到的,如果你仔细看下面的视频,当鸡蛋绕着它的短轴旋转时,它也会以较慢的速度绕着一个更长的几乎水平的轴旋转。

围绕长轴的旋转是由于短轴的进动,第二个轴也随着蛋的旋转而改变角度。同时,摩擦力也会使长轴在鸡蛋旋转后旋转。

克罗斯指出,摩擦在改变鸡蛋的旋转角度方面起着重要的作用,它会导致钝头上升,鸡蛋“站起来”

春分立蛋  如何把煮熟的鸡蛋立起来

照片来源:修改自rodcross/欧洲物理杂志

但是当鸡蛋开始摇晃时,它会克服摩擦力保持它直立。这使得较短的轴,即第一个轴,再次成为最重要的旋转轴。在克罗斯的新论文中,他发现用来描述蛋的直立和滚动顶部进动的方程在形式上是相同的。

他的实验也在网上得到证实。鸡蛋转得越快,鸡蛋站得就越直。如果鸡蛋转得太慢,就不会有足够的摩擦力。

如果你想在家旋转一个鸡蛋,首先要确保它是煮熟的——因为生鸡蛋内部的质量中心随着液体的流动而变化。

他的论文发表在《欧洲物理学》杂志上。

蝌蚪工作人员从科学警报,翻译李同信,转载必须授权