中國(guó)科學(xué)技術(shù)館之錐體上滾

邵航

中國(guó)科技館二層探索與發(fā)現(xiàn)A廳入口處有一件龐然大物，外觀古樸、大氣，上面醒目地印著四個(gè)大字：錐體上滾。愛(ài)觀察的觀眾肯定會(huì)琢磨：這不像是一件新展品啊，它是從哪兒來(lái)的呢？你猜對(duì)了，這其實(shí)是中國(guó)科技館的一件“老物件兒”，現(xiàn)在小編就和你詳細(xì)說(shuō)說(shuō)這件“錐體上滾”。

歷史回顧

1983年9月加拿大“安大略科學(xué)中心展覽”遠(yuǎn)渡重洋來(lái)到北京。這次展覽帶來(lái)了40多件觀眾可以近距離參與互動(dòng)的科普類展品，這件“錐體上滾”就在其中。那時(shí)咱們國(guó)家正處于改革開(kāi)放初期，人們從未見(jiàn)過(guò)這樣的展品。一經(jīng)展出，轟動(dòng)了京城，好評(píng)如潮。你看，左邊這張圖片就是當(dāng)年在北京展覽館展出時(shí)，觀眾排隊(duì)等候和參觀的場(chǎng)景。

那時(shí)的中國(guó)科技館還在籌建階段，這40余件展品是由安大略科學(xué)中心和中國(guó)科技館籌委會(huì)共同設(shè)計(jì)、開(kāi)發(fā)并制作的，可以說(shuō)，它們是中國(guó)科技館的第一代展品。1988年9月，中國(guó)科技館一期落成，這40余件展品入駐中國(guó)科技館，特別受觀眾朋友們的喜愛(ài)。

隨著2009年中國(guó)科技館二期的閉館，已經(jīng)服役了20多年的“錐體上滾”完成了自己的使命，正式退休。2017年，中國(guó)科技館的工程師們懷著對(duì)經(jīng)典的崇敬與歷史使命感把這件“錐體上滾”里里外外進(jìn)行了全面的翻新改造，使它煥然一新地再次出現(xiàn)在公眾面前。今天，這件展品已成為經(jīng)典。

原理解析

說(shuō)了那么多，你肯定會(huì)疑惑：這件“錐體上滾”到底為何能成為經(jīng)典呢？現(xiàn)在就請(qǐng)你近距離看看這件展品。

俗話說(shuō)，“人往高處走，水往低處流”，在人們的認(rèn)識(shí)中，物體由于受到重力的作用都應(yīng)該從高處去往低處。但“錐體上滾”這件展品在沒(méi)有動(dòng)力的情況下，竟然自己向上滾動(dòng)，你說(shuō)神奇不神奇？這難道違背了自然規(guī)律嗎？

秘密在于滾動(dòng)物體的形狀以及軌道巧妙的結(jié)構(gòu)。不知道你有沒(méi)有注意到：這個(gè)滾動(dòng)物體不是一般的球體或者圓柱體，而是一個(gè)雙圓錐體。軌道的形狀也很特殊，呈一個(gè)大寫的八字，不是一個(gè)斜面，而是由兩根桿組成，一頭高一頭低。高的一端兩桿之間距離大，錐體落在軌道中間時(shí)重心低，而低的一端兩桿之間距離小，被雙桿軌道所支起的重心高度比在高端時(shí)還要高。因此，當(dāng)雙圓錐體放在軌道低端由靜止自由釋放時(shí)，錐體會(huì)慢慢向上滾動(dòng)。雖然我們看到的是錐體在向上滾，但實(shí)際上錐體的重心是在向下運(yùn)動(dòng)。這與物體在地球引力的作用下總是以降低重心來(lái)趨于穩(wěn)定的規(guī)律一點(diǎn)都不矛盾。看來(lái)呀，我們看問(wèn)題不能只看表面現(xiàn)象，還要用科學(xué)的思維探究其本質(zhì)。

交映生輝

距離這件“老物件兒”不遠(yuǎn)處還有另一件“錐體上滾”。兩件展品，一老一新，一前一后，遙相呼應(yīng)，交映生輝。如果說(shuō)老物件兒“錐體上滾”透著穩(wěn)重和大氣，那么新展品“錐體上滾”則充滿了活力。“老物件兒”我們只能按動(dòng)按鈕，然后透過(guò)窄窄的玻璃窗口觀察里面錐體的運(yùn)動(dòng)情況。而新展品則不同，錐體和軌道完全呈現(xiàn)在觀眾面前，觀眾朋友們不僅可以親自動(dòng)手把錐體擺放在軌道的任何位置，還可以在各個(gè)角度對(duì)它進(jìn)行觀察、比較和思考。看，時(shí)代在進(jìn)步，科技館教育、服務(wù)觀眾的理念也在與時(shí)俱進(jìn)。

新舊兩代“錐體上滾”在“探索與發(fā)現(xiàn)”A廳里正等著你去探索！在這里，你不僅可以親身體驗(yàn)科學(xué)的樂(lè)趣，還能夠體會(huì)當(dāng)年中國(guó)科普啟蒙時(shí)代的那種復(fù)古情懷。