趣味科学实验：N060.摩擦振动风车

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一 实验现象 

二 实验材料

        带橡皮的铅笔、剪刀、壁纸刀、扑克牌、牙签、（扑克牌与牙签可以用图钉代替）、纸

三 实验步骤

 【第1步】准好是实验材料；

【第2步】用壁纸刀在铅笔的一侧刻出凹槽（凹槽要连续排列大约5—7个都可以，具体的个数可以自己尝试）；

【第3步】用剪刀剪下来一小块长方形的纸片，在正中心位置用图钉或者其他尖锐物体扎一个小孔；

【第4步】将孔扩大，比牙签稍微大点，纸片形状可以自己选择；

【第5步】用图钉在扑克牌上扎出一个小孔，然后用剪刀剪切下来，将牙签穿到上面一小段距离如下图；

【第6步】然后将纸片和牙签都插到铅笔带橡皮的一端，调整一个适当的距离，用一只手拿着带凹槽的铅笔，另外一只手拿着其他物体垂直摩擦，调整适当的频率，纸片在摩擦力作用下会高速旋转起来。

【第7步】实验视频。

【牙签转轴】

【图钉转轴】

【吸管风车】

【注意事项】实验中要注意裁剪的纸片要对称，中间的孔很关键，要比转轴稍微大一点减小摩擦。在摩擦的时候频率可以调整，在某一个频率纸片振动的比较显著，振动起来以后，摩擦力越快纸片转动的越快。实验中用牙签和硬纸板代替图钉的原因是直接用图钉振动一会图钉就掉下去了，因为橡皮与图钉之间的摩擦力小，固定效果不好，用牙签可以根据需要调整牙签插入到橡皮的深度。也可以用细铁丝铜丝替代，只要圆形的摩擦力不太大就好。如果实验发现纸片无法转动也可以用手先拨动使得它转动起，然后再摩擦就可以持续的转动下去。

四 实验原理

       由于笔杆的凸凹不平，当其他物体在上面滑动时，笔杆会受到周期性的驱动力，使得笔杆带动纸片周期性振动起来。开始时由慢到快，振动的周期也不断变化，摩擦振动的周期与纸片的固有周期相等时纸片振动的最厉害也最容易转动。转轴在纸片中心内部周期性的给纸片驱动力力，纸片平面与转轴（不会始终严格垂直）稍微成一定的角度 ，振动产生的驱动力（垂直于笔杆）F可以分解为垂直纸片的分力F1,和平行纸面的分力F2，F1再次分解可以分解到沿着转抽方向F1x,，驱动纸片移动。

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