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玩转纸币和硬币
更新日期:2014-4-11    作者:科技爷爷    编辑:admin    点击量:3339

玩转纸币和硬币

科技爷爷

2014-02-28

通用技术网www.tyjs.org站长整理

 

徐章英(科技奶奶)

亲们:大家晚上好!考虑到马年大家工作都很忙,科技爷爷填空补缺来了!毕竟是80多了,打字不快,请大家多多谅解!但老爷子还是很努力地准备了好几天呢!由于今天一天的时间都花在陪奶奶去医院做例行检查了,18:00才到家,晚上力争20:00准时开始。今天的题目是“玩转纸币和硬币”。

我们的玩转科学基于孩子们的生理心理特点,以孩子们喜闻乐见的形式,让孩子们在玩中学、学中玩,旨在诱发兴趣,让孩子们得以快乐学习,健康成长!但绝不是为兴趣而兴趣,而要在打开智慧的发动机之后,引导孩子们思考、探究,在合作交流中不断深化认识。所以,这次科技爷爷就在上次李林生老师的基础上进一步引导深入探究,是否妥当大家批评。 

玩转纸币和硬币

这是准备的,还没开始。这次主要是讨论“顶币”的道理,只是我们的理解,不一定对。欢迎大家参与。我们这不是“讲课”,而是同大家一起讨论。不仅爸爸妈妈,还有特别欢迎小朋友。

要准备什么材料呢?

只要一块1元硬币和一张100元的新一点的纸币,平平的桌面。一双喜欢动的手和脑子、眼睛……哈哈!都有吧!开始吧!

 

玩法:

100元纸币,弯折一定的角度(如下图),侧立放置,双手扶持1元硬币,放在纸币的弯角上不掉下的位置,双手慢慢拉开纸币,观察硬币和纸币的位置变化。直到纸币被拉直为止,看!硬币掉下了没有?硬币掉了再重来过,再来过!直到成功。 

100元纸币,弯折一定的角度

你是这样的吗?放硬币时往外移一点,让纸币的折角露在硬币外面,重做上面的操作,看看会怎么样?纸币顶住硬币后,再把纸币两侧慢慢拉拢。看会怎么样?

每次拉开或拉拢纸币时,纸币两侧的移动是否一样?特别是上面说的,硬币下面的纸币两侧不一样长时,二者移动起来一样吗?每次纸币拉直后,硬币没掉下来时,仔细看一看:纸币是否通过了硬币的中心?为什么玩时要观察得那么细致?科学态度就这样!决不马虎了事。大家做成功了吗? 

每次拉开或拉拢纸币时纸币两侧的移动是否一样

一定会有失败的,失败是成功之母!原理是什么?重心位置?摩擦力?力矩的平衡?

硬币有个中心,也就是它的重心(G)。纸币要顶住硬币必须顶在它的重心上。顶侧了就会掉下。这叫“平衡”,是重力和弹力(顶力)的平衡。 

硬币有个中心,也就是它的重心

如果硬币的重心移到纸币两侧的外面,离开了支持面(金三角地带ABC三角形),那么硬币受力失去了平衡,当然会掉下!(见图:金三角支持面ABC

图中:A点是纸币的弯折点;ABAC是纸币顶部与硬币的接触线;BCBC两点间画出的虚直线。

图中G点是硬币的重心,它在“金三角”支持面里面。以上面图为例,硬币的跌落最大可能是沿BC轴翻转(向左,这时重心越过了BC线)。所以,要稳定,硬币的中心(重心)一定要在“金三角”里,不可在外。

摩擦力,怎么样?当纸币的两侧弯折移动时,图上ABAC接触线处会产生摩擦力。

虽然这里的摩擦力在ABAC接触线上到处都有,但关键点是ABC三个点上,其它都在它们的中间,好办。这ABC三个点,如果哪个摩擦力很小,就会移动;如果哪个很大(叫“静摩擦力”),就不会动。摩擦力大小与硬币和纸币间的压力有关,这个压力叫“正压力”。这“正压力”的大小又与重力的大小和重心的位置有关。 

“正压力”的大小又与重力的大小和重心的位置有关

f 表示摩擦力。图中:重心G的位置似乎离A较近,而离BC较远,实质上影响硬币转动平衡是与围绕BC轴的力矩有关,它的力臂距离是GBC轴的距离。在BC轴的周围AG的力矩在打架。图上这两个距离差不多,力矩则接近平衡。

但是在摩擦力中fBfc中偏小,fA为中,因而BC两点比A点易于移动。所以纸币两翼会慢慢的展开,BC轴逐渐靠拢硬币的重心G。如果纸翼较软,伸展的弹力不够,克服不了全部三点的静摩擦力,那也就只好静止在那里不动了,也就是“金三角”平衡了。

一旦BC轴靠上了硬币的重心G,那么全部重力都分担在BC两点上,BC点上的静摩擦力最大,便不动;而A点则无摩擦力,纸币两翼就自由伸直了。 

全部重力都分担在B、C两点上


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