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磁力球创意制作隔山打牛游戏的原理、制作过程与扩展

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【关键词 】手工小制作   磁力球    隔山打牛 
 
我们小时候或者在幼儿园经常见过这样的游戏,就是把多个硬币摞在一起,然后想办法从底下一枚一枚取出来,如图1所示。想起来完成方法很简单,就是在底部迅速撞击,可以是卡片,也可以是硬币,如果力量、速度、准确度适当,且准确平行的打击在底下硬币上,就会只有这一枚硬币飞出去。其原理也就是遵循动量守恒原理。从力学角度分析一下。竖直方向只是重力和支持力,二者是平衡;那么在水平方向,根据动量守恒原理,底部硬币会迅速飞出去,其他上面硬币,根据惯性原理而不动。据说动量守恒原理不仅适合弹性物体碰撞,非弹性碰撞也符合。
 
 
 
 
 
 
 
这个游戏可以有多个山,如图2所示。
 
总的说来。这些系统就是遵循动量守恒原理,如果是弹性物体的话,那么动能也守恒。其实一些隔山打牛的实验游戏也就是遵循这个原理。但是隔山打牛这个词还是有来源的,而且是源远流长,应该是描述一种武术境界,能够隔着一个距离将对方打伤打败,我的印象最深的就是当时的风靡全国的香港电视连续剧大侠霍元甲,如图3所示。
 
 
现在幼儿园的小朋友也经常玩儿隔山打牛的游戏。方法是将一串钢珠分成几组,如果这里都只是无磁性的钢珠,如图4所示,当第一个钢珠冲向第一组时,根据动量守恒原理,会把动量传递给这一组钢珠,但由于是球形,接触面积很小,摩擦力也相当小,这样这组钢珠都获得一部分动量,由于动量分散不集中,所以往下传的速度也不大,这样下去的话,后面钢珠的动量就会越来越小,很难完成隔山打牛的操作。
 
 
 
 
 
 
 
 
 
解决的方法就是这些钢珠之中必须有磁性物体,这样就变成了多级磁力直线加速器,既然能够加速,就很容易完成隔山打牛了,如图5所示。
 
这个原理是这样的:如图6所示,当金属球1以一定的初速度冲向圆柱形磁铁1,当靠近圆柱形磁铁1时,速度会增加,完成1级加速,根据动量守恒原理,动量及能量依次传递给圆柱形磁铁1后面的金属球,金属球14由于距离圆柱形磁铁1最远,很容易克服磁场的吸引力,而冲向圆柱形磁铁2,金属球14变成2级加速器的初速度(其实此时速度会小于撞击前的速度),当靠近圆柱形磁铁2时,完成2级加速,同样过程依次进行,每一级加速器都有磁场势能转化为金属球的动能,使得金属球的速度逐级增加,这样就很容易完成隔山打牛的操作了。
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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