一些奇怪的觀察結(jié)果

　　對一段長度為3/4 英寸，半徑比遵照3：1 的PVC管進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，得出了最佳的試驗(yàn)結(jié)果，此次試驗(yàn)仍然顯示，在圓筒旋轉(zhuǎn)速度穩(wěn)定之前，所進(jìn)行的平移運(yùn)動有減少的跡象，你可以繼續(xù)嘗試在較小的表面區(qū)域進(jìn)行該試驗(yàn)。

　　將半徑比為3：1的圓筒以紅點(diǎn)開始進(jìn)行強(qiáng)力旋轉(zhuǎn)，然后從側(cè)面對其進(jìn)行觀察。在旋轉(zhuǎn)了一段時間之后，紅點(diǎn)非常清晰地顯現(xiàn)出來，你可能會在旋轉(zhuǎn)過程中的短時間內(nèi)看到過5個紅點(diǎn)。

　　圓筒的旋轉(zhuǎn)速度減慢之后，紅點(diǎn)也逐漸變得清晰起來，隨后你可能會在長時間內(nèi)看到3個紅點(diǎn)，這期間你應(yīng)該不會看到4點(diǎn)出現(xiàn)的情況，除了稍縱即逝的情況。為何是5個紅點(diǎn)而不是4個呢？莫非圓筒靠下的一端仍然在地板上滑動？這可能是觀測時間較短造成的現(xiàn)象。

　　圖F 由于圓筒圍繞其長軸進(jìn)行滾動，它的運(yùn)動軌跡也是一個圓周。當(dāng)綠點(diǎn)出現(xiàn)的時候，速度非?？?，基本看不清楚。而當(dāng)紅點(diǎn)出現(xiàn)的時候，速度比較慢，從上方觀察下去清晰可見。圖G 各種各樣的裝飾可以產(chǎn)生出千變?nèi)f化的圖案。圖H 試驗(yàn)中所使用的彩色塑料膠帶。

　　解決辦法

　　另一個我喜歡這個玩意兒的原因是：它在物理和生理方面都能產(chǎn)生一定的影響。如果在起初選擇了其他旋轉(zhuǎn)方式，圓筒以一定的傾斜角度進(jìn)行旋轉(zhuǎn)(見圖F)，由于開始進(jìn)行旋轉(zhuǎn)的一端(涂紅點(diǎn))的側(cè)面依然處于運(yùn)動狀態(tài)，而另一端(涂綠點(diǎn))則挨著地板，最終由于受到地板的摩擦力影響，圓筒的運(yùn)動速度被減低，而方向也發(fā)生了改變。

　　這種旋轉(zhuǎn)方式讓圓筒的兩端以相同的圓周進(jìn)行運(yùn)動，但是你所帶動的一端不再挨著地板，而另一端在旋轉(zhuǎn)的時候也不會發(fā)生滾動的情況。當(dāng)綠點(diǎn)出現(xiàn)的時間很短，并不能被直觀地看到，而當(dāng)紅點(diǎn)出現(xiàn)的時候，它的運(yùn)動軌跡沿著圓筒的長軸，與圓筒上更大圓周的運(yùn)動方向恰恰相反。因此，從上方進(jìn)行觀察的時候會發(fā)現(xiàn)紅點(diǎn)的運(yùn)動速度很慢，同時是清晰可見的。

　　圓筒的長度是其直徑的4倍，大圓周的直徑也是圓筒直徑的4倍。當(dāng)滾動現(xiàn)象不再出現(xiàn)的時候，圓筒長軸在沿著大圓周進(jìn)行旋轉(zhuǎn)的速度也是以前的4倍，所以我們就4次看到了紅點(diǎn)。

　　當(dāng)圓筒的旋轉(zhuǎn)速度非?？斓臅r候，圓筒的旋轉(zhuǎn)在短時間內(nèi)可能會升高至一個比較大的角度上，但是應(yīng)該很快就會穩(wěn)定下來。這里還有許多有趣的物理現(xiàn)象，涉及慣性、陀螺運(yùn)動、轉(zhuǎn)動能等。如果有讀者想通過試驗(yàn)來了解這些東西，可以通過dsimanek@lhup.edu和我取得聯(lián)系，我會把你的分析結(jié)果發(fā)布在我的網(wǎng)站上。

　　現(xiàn)在你應(yīng)該對其中的道理比較了解了，接下來可以試著進(jìn)行一些富有創(chuàng)造性的試驗(yàn)了。如果你有一根比較長的白色塑料管，你可以在旋轉(zhuǎn)之前對其進(jìn)行各種裝飾，它會為你展現(xiàn)出類似于“萬花筒”的圖案出來(見圖G)，星星的圖案也變得簡單起來。彩色塑料膠帶對于該試驗(yàn)來說非常好用(見圖H)，同時也可以在以后的試驗(yàn)中起到標(biāo)記的作用。?