國立台中教育大學 NTCU

科學教育與應用學系

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旋轉小花

一邊移動一邊旋轉的神祕小花!

操作步驟與現象:

準備器材:PVC水管、磁鐵、保麗龍

  PVC水管上面放置一朵小花(如圖一),上下倒置之後,這朵小花不僅會往上爬升,而且還一邊快速的旋轉(如圖二)。小花爬到水管上面後,再倒置一次,小花又再次一邊爬升一邊旋轉呢。

觀看實驗影片(6.1M)

原理:
  這是利用磁鐵異極相吸的原理,PVC水管裡有一個磁鐵,小花的底部也有一個磁鐵。而PVC水管裡的磁鐵是包覆在保麗龍裡,水管倒置後,保利龍因為浮力而上升,小花底部的磁鐵受到磁力吸引,也跟著往上爬。而往上爬的過程,由於小花本身並非完全的對稱,與水管的接觸點不是平衡中心,因此會進行動態平衡,而開始旋轉起來了。
製作步驟:

1.先取一段PVC水管,管的內徑(直徑)約2~5公分皆可,再挑選適合的橡皮塞,以能夠塞住水管且不會漏水為原則。

2.將保麗龍切割一塊圓柱體,直徑以能自由進出水管為原則(如果有木工工具,以木塊製作也可以)。圓柱體長度約10公分左右,基本上能與磁鐵一起浮起來即可。將磁鐵放入圓柱體,磁鐵面對著水管,再用膠帶纏繞固定。選用的磁鐵的磁力必須適中,磁鐵的吸力如果太強,小花不容易旋轉,甚至將水管內的保利龍吸住而不上升。如果磁力太弱,小花又容易掉下來!

3.將乒乓球切割約三分之一,再取一顆磁鐵,以強力膠或膠帶固定在乒乓球底部中央。注意:磁鐵的方向,必須能與保麗龍的磁鐵互相吸引。最後,將西卡紙剪出一朵花朵,再用膠帶黏在乒乓球上面。

4.製作完成後,將保麗龍與磁鐵放入PVC水管,水管裝滿水,塞上橡皮塞避免漏水。將小花放在水管表面吸附住,試驗倒立後,小花會不會一邊上升一邊旋轉?

其他注意事項:

1.水管與乒乓球之間的摩擦力越小越好,所以水管儘量選用光滑一點的。

2.如果小花吸在水管上,不會上升,表示磁鐵間的吸力太強,可以改用磁力較小的磁鐵,或是將保麗龍中的磁鐵再往裡面塞一點,增加磁鐵間的距離。

3.若是在上升過程小花會掉落,是因為磁力不夠強,可以改用磁力較強的磁鐵,或是將保麗龍裡的磁鐵再稍微放淺一點。