◎本刊綜合

玩具是小朋友的伙伴。你們應(yīng)該都玩過(guò)不少小玩具吧？可別小看這些小玩具，它們竟然蘊(yùn)含著科學(xué)原理呢。

自動(dòng)“下樓梯”的彩虹圈

彩虹圈是一種螺旋彈簧玩具，多采用塑料材質(zhì)，色彩斑斕，仿佛穿著“彩虹衣”，非常好看。

玩法：

彩虹圈不僅可以拉伸著玩，更奇妙的是，我們把它的兩個(gè)端面分別置于樓梯的兩級(jí)臺(tái)階上，它在高處的端部會(huì)突然躍起，彎曲，落到低處臺(tái)階，然后另一端部躍起，重復(fù)這個(gè)過(guò)程，好像在翻著筋斗“下樓梯”。

小竅門(mén)：樓梯臺(tái)階高度要合適，彩虹圈才能順利“下樓梯”。臺(tái)階不能比彩虹圈高太多，也不能太寬，否則彩虹圈中途會(huì)“摔倒”或停下來(lái)。

原理不簡(jiǎn)單：

能量可以被儲(chǔ)存，不同形式的能量之間還可以相互轉(zhuǎn)化。把鐵球放在山坡上，它就有從高處往下滾的趨勢(shì)，且高度越高，能量越大，這種能量是重力勢(shì)能。當(dāng)它真正開(kāi)始往下滾時(shí)，重力勢(shì)能變成動(dòng)能，使其滾得越來(lái)越快。當(dāng)它到達(dá)平地后，不再往下滾，能量全部用光。

彩虹圈不僅“下樓梯”時(shí)可以借助重力勢(shì)能和動(dòng)能之間的轉(zhuǎn)化，它的彈簧結(jié)構(gòu)還擁有彈性勢(shì)能，無(wú)論你拉扯它還是擠壓它，它都有往回彈的趨勢(shì)。

彩虹圈的能量在重力勢(shì)能、動(dòng)能與彈性勢(shì)能之間不斷轉(zhuǎn)化，直到彩虹圈落到平地，重力勢(shì)能用完，它才會(huì)因?yàn)榈孛娴淖枇ΧＯ聛?lái)。

當(dāng)彩虹圈被放在階梯高處時(shí)，它存儲(chǔ)了重力勢(shì)能，“下樓梯”時(shí)，重力勢(shì)能一點(diǎn)點(diǎn)轉(zhuǎn)化成動(dòng)能。下一層臺(tái)階后，動(dòng)能會(huì)把彩虹圈壓緊，這時(shí)動(dòng)能轉(zhuǎn)化成彈性勢(shì)能。彈性勢(shì)能讓彩虹圈彈起，繼續(xù)運(yùn)動(dòng)，落向下一層臺(tái)階。

隔球彈球的牛頓擺

牛頓擺是一種桌上玩具，由架子、金屬球和吊繩組成。5個(gè)完全相同的金屬球由吊繩吊在架子上，彼此緊密排列。

玩法：

你拿起最右側(cè)的球，讓它落下并撞到旁邊的球，這時(shí)，只有最左側(cè)的球會(huì)被彈飛，產(chǎn)生“隔山打?！钡男Ч?。

當(dāng)最右側(cè)的兩個(gè)球同時(shí)擺動(dòng)并撞擊其他球時(shí)，最左側(cè)的兩個(gè)球會(huì)被彈飛。

原理不簡(jiǎn)單：

能量可以在物體間傳遞。

被拿起后落下的第一個(gè)球擁有動(dòng)能，當(dāng)它碰到第二個(gè)球時(shí)，就把自己的動(dòng)能傳遞給第二個(gè)球，變成了第二個(gè)球的能量。第二個(gè)球還沒(méi)來(lái)得及移動(dòng)，就把能量傳給了第三個(gè)球，第三個(gè)球又把能量傳給第四個(gè)球。當(dāng)能量傳到第五個(gè)球時(shí)，這個(gè)球沒(méi)辦法把能量傳遞出去，只能把能量轉(zhuǎn)化成動(dòng)能，擺了起來(lái)。

第五個(gè)球擺起后又會(huì)因?yàn)橹亓Χ湎?，撞到第四個(gè)球，這時(shí)能量又沿著第四個(gè)球、第三個(gè)球、第二個(gè)球傳回第一個(gè)球，再次讓第一個(gè)球擺起來(lái)。

不過(guò)，最側(cè)邊的球不會(huì)一直擺來(lái)擺去。由于吊繩在擺動(dòng)中摩擦生熱，球也因碰撞發(fā)出聲響，能量漸漸轉(zhuǎn)化成熱量和聲能，當(dāng)球的能量被轉(zhuǎn)化完后，球就會(huì)停止擺動(dòng)。

旋轉(zhuǎn)時(shí)不倒的陀螺

陀螺是大家十分熟悉的玩具，從前多用木頭制成，現(xiàn)在多為塑料或鐵制，上半部分圓鼓鼓的，下半部分尖尖的，樣子有些可愛(ài)。

玩法：

我們給陀螺施力，陀螺便會(huì)在地面上旋轉(zhuǎn)，有時(shí)還邊轉(zhuǎn)邊走。旋轉(zhuǎn)時(shí)，陀螺是不會(huì)倒的，一旦倒下，旋轉(zhuǎn)立馬停止。

原理不簡(jiǎn)單：

陀螺是一種神奇的玩具，它的支撐點(diǎn)很小，但旋轉(zhuǎn)時(shí)不會(huì)倒下。

在旋轉(zhuǎn)時(shí)，陀螺不僅圍繞自身的軸線自轉(zhuǎn)，還圍繞一個(gè)垂直軸做錐形運(yùn)動(dòng)，這種現(xiàn)象稱為“進(jìn)動(dòng)”，也叫作“旋進(jìn)”。也就是說(shuō)，陀螺不是垂直立于地面上，而是向地面略微傾斜。

陀螺重力的力矩不為零，而陀螺的進(jìn)動(dòng)角動(dòng)量可以平衡重力矩的作用，所以陀螺在旋轉(zhuǎn)時(shí)不會(huì)倒向地面。

陀螺自轉(zhuǎn)的速度決定陀螺擺動(dòng)角的大小。陀螺轉(zhuǎn)得越慢，擺動(dòng)角越大，穩(wěn)定性越差；轉(zhuǎn)得越快，擺動(dòng)角越小，穩(wěn)定性就越好。

利用高速旋轉(zhuǎn)來(lái)保持穩(wěn)定的這種陀螺原理已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于我們的生活中，比如，在表演時(shí)，芭蕾舞演員需要踮起腳尖，才能像陀螺一樣不停地旋轉(zhuǎn)，否則根本無(wú)法用腳尖長(zhǎng)時(shí)間支撐身體的重量，也不可能保持自身平衡。