2013年3月2日

科學玩具-力學-抓不住的水球


有一種骨溜骨溜的、軟軟的、站不直的玩具很久以前就出現了,我也不確定它的年代,只知道它存在的時間不算短,這個抓不住的東西往往會從手中快速脫離,就像抓鰻魚一樣,一不注意就脫手而出,下場大多是跌撞到地上,想撿還得要花一番功夫,只是真的抓不住的原因是什麼?
裝在籃子裡面的水球,本身就是塑膠製的水袋,大多需要另外的塑膠外包裝
塑膠仍需要塑膠保護,這是很值得思索的

它大多時間都在籃子裡面,不管是不是被人買回去,都是這個「躺著」的型態,因為它沒有細胞壁支撐、骨頭支架或是外骨骼包覆,所以就像是軟體動物一樣軟趴趴地貼近水平面。平時在籃子裡面,是屬於靜力平衡的穩定態,但若是被拿起來,就開始亂竄了,然而沒有動力的物體之所以會改變運動狀態,肯定是所受合力不為零。

這個力量來自於人,而且跟抓鰻魚不一樣的是摩擦力,部位稍有不同。當我們手握水中生物的時候,常會覺得滑滑的原因是因為接觸面性質的關係,水中生物大多有黏液保護身體表面,在這種情形下的摩擦係數降低,所以在正向力的部分就要增加,也就是必須要握得緊一些,才有辦法增加最大靜摩擦力,不讓到手的鰻魚一溜煙地從指尖滑走。
儘管裡面塞了許多不同的塑膠水中生物,對抓握水球還是沒有幫助
難度會隨著水球的大小而變,與其說是體積,不如說是跟質量有關

同樣是抓握的動作,有沒有人想過這個水球溜走的原因和鰻魚稍有不同?它的運動是循環的,一直由內向外翻轉。若把它「撐開」來看,其實水球並不是圓滾滾的,而是像變形的加長版甜甜圈,當受力的時候,所有的表面都有機會由內圈向外圍翻轉,因此不管再怎麼小心翼翼地握好外圍,將外圍的摩擦力控制得好好的,但是內圈還是會因為水體的不可壓縮性以及帕斯卡原理中的力量傳遞而使交界面錯動,因此顯得難以掌握。

若以上下來做說明,手施力的大小或部位不同,就會改變它運動的方向。如果想抓住水球的末端,那麼大部分的力量就會集中在此處,反而使得內圈向上移動而脫離掌心。反過來握著上端呢?同樣也是使得內圈向下移動,況且還有重力的影響,讓水球更容易向下滑落。和一般水球不同的地方在於抓不住的水球隱含著循環的設計概念,而且表面塑膠用油脂類液體潤滑過,這是一般橡膠製成的水球所沒有的特性,所以想要玩互丟水球的遊戲時,抓不住的水球可不是個明智的選擇。

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