2013年2月28日

科學遊戲-運動學-杯中快遞


杯口朝上,將杯中物從甲處移動到乙處實為易如反掌,但是如果條件限定為杯口朝下呢?而且要一氣呵成,中途不可中斷才行。怎麼做?其實在以前蠻流行的賭系列電影中一定會看到示範,只不過看起來容易,做到成功可要經過一番練習。

有些人能搖著骰盅,而不讓裡頭的骰子掉出去,有個更高深功力的人還可以讓骰子排排站,這樣的功夫裡面牽涉到物體的慣性,也有牽涉到圓周運動中的向心力。所以賭的片看多了,除了學會瞇牌以外,大概就是會想要拿起骰盅來搖一搖,沒有骰盅也可以拿起杯子過過乾癮。不過並不是每個人都能命令骰子從這一邊移動到另一處,而且杯子的形狀也是成敗關鍵。

有一個人人都會上手的遊戲(前提至少有隻手),不但可以訓練出靈活的手腕,還可消除蝴蝶袖,在眾多朋友中獲得愛慕的眼光(也許吧!)。只要準備幾顆塑膠圓珠和紅酒杯(高腳杯)就行。慣用手握著杯底,倒蓋在桌面的塑膠圓珠上,開始以固定方向水平旋轉紅酒杯,以右手為例就是順時針旋轉,塑膠圓珠便會受力而在杯中開始旋轉。當杯子轉得越快,就越能帶動越多的塑膠圓珠離開桌面。
選擇杯身和杯底間有細柱的紅酒杯,因為一手容易掌握所以方便旋轉
選用塑膠圓珠是因為質地輕,而且彈性不會太好

當杯子開始做小幅度的水平圓周運動時,來自於杯壁的碰撞會傳遞給小球運動所需的動能,隨著杯子的運動加劇,球不但移動而且還會轉動,使得圓周運動也越來越快,而逐漸離開桌面並開始在杯壁上滾動。

這有點像機車的鐵籠特技,快速奔馳在籠內的機車可以水平旋轉,甚至是垂直旋轉,只是鐵籠靜止不動,而機車本身有動力。在杯子裡面的球可沒有動力,所以圓周運動時所需的向心力必須由杯壁所提供。當球的旋轉半徑不變,運動速率越快,所需要的向心力就越大,這時手的動作就要夠快、夠穩才行。
如果沒有向上的垂直分力,是很難抵抗地心引力而力開桌面
選擇杯子時,彎曲的弧度成為容不容易成功的影響因素之一

不過前面有提到杯子的形狀也是成敗的關鍵,細心一點就可以發現杯壁並非垂直於桌面,如同傾斜到極為誇張的賽車軌道,只要向心力與摩擦力足夠,向上的垂直分力與重力相等,球就能在杯內旋轉而不致於落下。
為了減少碰撞,杯與球的大小比例要拿捏恰當
選用較大的球容易彼此碰撞,就像大車開進小巷般左支右絀

選用的圓球最好不要像超級球Super Ball)那樣有彈性,否則彼此之間的彈性碰撞,會讓杯中彈性球體的運動軌跡產生無法預料的變化,甚至干擾其他球體的運動。也盡量不要選用較重的玻璃珠,不但不易成功,還有可能將紅酒杯撞破而產生危險,無疑是自找麻煩。

如果想要讓多一點挑戰者一玩再玩,就要選擇不易損壞的材質,像是飲料杯和乒乓球的搭配就不錯,而且還可以人手一組。將杯底用美工刀切開,乒乓球放進去就可以開始玩了。飲料杯可以選擇有橫紋的,藉此增加摩擦力之後,成功率也會大增,上手之後再選擇沒有紋路的飲料杯。由於所使用的杯子並非堅硬的材質,所以能否成功,轉法與握的方式也是很重要的哦!

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