合肥市科技馆创新展项深化设计制作服务项目展品1-看谁滚得慢
展品尺寸:约3.0×1.2×1.5米(宽×深×高)
知识点:
外形和质量相同但是质量分布不均匀的转轮,在相同轨道上同时向下滚落,滚落速度差异极大,有的转轮甚至静止在斜轨上。通过这种反经验反直觉的现象,激发观众探究质量分布不均匀的圆柱体转动惯量之间的差异,思考其背后的科学原理。
参与方式:机械互动
展项设置一个简易天平、三个透明空心转轮和一组三个相同规格的斜轨。转轮外形尺寸和总质量相同,外壳透明内部中空。其内分别装有三种不同密度的颗粒。观众可在天平上称出三个转轮重量一样。将三个转轮分别放置在三个斜轨的起始点卡槽内,按下释放装置,三个转轮即开始沿斜轨滚落。可以观察到,虽然三个转轮外形和重量都一样,但是滚落的速度差别却很大。还可以在天平上称重,观察三个转轮质量是否相同。
设计和工艺要求:
2.0mm厚冷轧钢板制作钣金框体,表面金属烤漆处理。
轨道:三组轨道,高度、倾角、长度都一样,确保质量分布不均的轮子在相同轨道上滚落。斜轨上端的起始点设有限位装置和同时释放装置,以保证观众在进行互动时三个轮子可以同时出发。亚克力板材使用数控雕刻机雕刻加工,表面火焰抛光处理,保证轨道整体通透性。304不锈钢棒材使用数控机床精加工制作每个传动结构部件以及释放机构。
转轮:转轮外形尺寸相同,总质量也相同。转轮外壳透明,内部中空。其内分别装有三种不同颗粒。A转轮装满较轻的颗粒,B转轮装有约2/3密度大的颗粒,C转轮装有约1/3密度更大的颗粒。转轮一面有刻度标识,可让观众观察到其中颗粒多少。透明亚克力转轮使用数控车床精加工加工后表面火焰抛光,并使用亚克力专用胶水粘接,保证粘接面无气泡的同时,保证互动件的整体通透性;
天平:两个托盘,中间有一指针,操作简单,反应灵敏,稳固耐用。
其他要求:
另制作以下道具,用于开展配套教育活动:
一组两个外形一样,但分别装液体和颗粒的透明空心转轮;
一组两个外形一样,但质量不同的实心转轮;
一组两个相同的有填充口设计的透明空心转轮;
一个计时器。