圓盤為啥能花式滾動？從神奇現象揭秘摩托車靶標效應 【萌萌戰隊】

不久前一位網友帶着孩子去科技館參觀 發現這個圓盤實驗十分有趣 只見小圓盤在旋轉的大金屬盤上滾動時 會呈現出奇特的路徑 於是該網友嘗試將塑料盤滾上去 竟發現它一邊隨逆時針旋轉的 金屬盤同向移動 同時還會週期性地靠近和遠離圓心 不僅如 此塑料盤有時還能 越過金屬盤中心區域來回移動幾次 那塑料盤爲什麼會出現這種花式移動路徑呢 其中的原理對我們的日常生活 又有怎樣的裨益呢 複製這個圓盤實驗發現 如果將小塑料盤置於大盤外圈 使其平面和接觸點所在切線平行 那麼摩擦力就會一邊推動小盤重心加速後退 一邊使重心受到旋轉力矩 而在大盤上向前滾動 兩個動作疊加就導致小盤相對地面慢速後退 但只後退了很短的距離 接觸點的摩擦力方向就不再和小盤平行 於是和平面垂直的側向摩擦力 推動它在後退中向內圈移動 並使小盤平面向外側傾斜 爲了對抗傾斜力矩 小盤平面會自動向切線平行方向旋轉 以形成陀螺穩定力矩而保持不倒 這樣小盤就一邊後退靠近內圈一邊不斷偏轉 並且偏轉角速度還隨着滾動轉速變慢而加快 所以向內圈移動時 小盤平面的偏轉速度越來越快 終於矯枉過正 偏向了切線的另一側 造成側向摩擦力突然反向 於是在後退中開始向外圈移動 同時向內側傾斜 爲了對抗傾斜力矩 小盤平面變成反向偏轉 以產生陀螺穩定力矩 但隨着小盤的滾動轉速加快 偏轉角速度會越來越慢 眼看跑到了邊緣附近 小盤平面才重新和切線平行 從而完成了一個動作週期 由於小盤的滾動轉速在持續衰減 導致陀螺穩定力矩越來越弱 所以向大盤內圈靠近遠離的週期性動作 它重複不了幾次就會失穩摔倒 因此只能短暫的走出這種奇異路線 當然如果小盤初始就具有 較大的側向摩擦力和側傾角度 就可獲得較大的移動速度和偏轉角速度 從而跑到對面完成華麗轉體 然後繼續靠偏向內圈的 側向摩擦力和傾斜姿態 故伎重演又跑回來完成轉體 直到滾動轉速衰減 無力保持穩定而摔倒 通過科學館的實驗我們發現 滾動的輪子具有陀螺穩定性 向一側傾倒時就會發生同向進動偏轉 而這對騎摩托飆車的鬼火少年相當有用 比如高速行駛時前方突然出現障礙物 它們的本能反應通常是 大幅側移身體以求躲避 這就造成前輪爲抵抗傾斜力矩而進動偏轉 導致摩托重心在小半徑的 躲避轉彎中被甩向外側 變成了反舵壓彎 於是朝着目標撞過去 此時鬼火少年都會慌忙修正 又向另一側移動身體以求躲避 可是身體移動幅度越大 前輪的進動偏轉角速度就越大 於是摩托以更快速度反舵壓彎 因此鬼火少年越着急躲避 摩托的反向修正速度就越快 結果就是他眼睜睜盯着想躲避的目標 但卻不偏不倚地撞了上去 這就是靶標效應 美妙的是 無知而無畏的鬼火少年們 往往會不由自主地運用靶標效應 來實現其種羣的有效淨化 因此對人們的日常生活大有裨益 所以作爲一名鬼火少年 如果技術離參加曼島TT還差十萬八千里 那就應該利用開席前這段有限的時間 去科技館研究一下這些盤子