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摘要:滚动行李箱不稳定的行为方式代表了旋转和平移运动的交叉点。在实验中,研究人员在跑步机上测试了一个两轮铝制行李箱,每小时滚动1到16公里。这是因为滚动的行李箱将旋转和平移运动结合在一起,库雷赫·杜邦说。CourrechduPont说,在物理学的某些领域,这可能是正确的,但在大多数领域,仍有许多问题尚未解决。尽管翻滚的手提箱和滑冰者看起来很不一样,CourrechduPont注意到他们做出的摇摆运动影响了他们的前进。
(内部科学)--任何不得不从一个机场门冲到另一个机场门的人都可能经历过一个摇晃的、滚动的手提箱可能会造成多大的麻烦,即使是在以适中的速度行走。现在,法国科学家在跑步机上对模型手提箱进行实验,发现当这种手提箱接近翻倒时,最好的解决方案可能不是放慢速度,而是加快速度。研究人员说,这项研究日常生活中的物理现象的工作可以揭示当各种运动结合在一起时可能产生的令人惊讶的行为。巴黎狄德罗大学的物理学家西尔文·库雷赫·杜邦(Sylvain Courrech du Pont)开始研究在实验。但是,他说,这项工作还研究了“一个真正的科学问题”,很少有人研究过。
具体地说,一个滚动的手提箱耦合了两种运动——当手提箱的轮子旋转时,大部分的手提箱“平移”,或者在不旋转的情况下朝同一方向移动。滚动行李箱不稳定的行为方式代表了旋转和平移运动的交叉点。
在实验中,研究人员在跑步机上测试了一个两轮铝制行李箱,每小时滚动1到16公里。他们分析了模型的运动如何取决于重量在这个手提箱上的分布和提箱的速度。模型上的白色LED灯帮助他们跟踪手提箱的运动。
科学家们发现,当模型手提箱的一个轮子被抬离地面时——模拟如果真的手提箱撞到凹痕或凹坑时会发生什么——模型开始左右摇晃,就像一条小溪在遇到障碍物后会被分流一样。有了这样的行为,每个轮子轮流从地上反弹,手提箱就像一个钟摆。
的摇晃加剧不仅轮子离地越多,而且手提箱被拉得越快。如果摇动足够大,模型可能会翻转。
然而,科学家们发现减少这种摇动的最好 ... 不是减慢手提箱移动的速度,而是拉得更快。这是因为滚动的行李箱将旋转和平移运动结合在一起,库雷赫·杜邦说。结果,手提箱被拉得越快——也就是说,被翻译成——手提箱来回摇晃、可能翻倒所需的能量就越大。
“这是一项非常广泛的研究,涵盖了实验和理论,涉及任何携带行李的人每天都会遇到的一个问题,”该研究所的物理学家弗朗索瓦·佩特里斯说École Normale Supérieure在巴黎,他没有参与这项研究。”这表明,许多问题,即使是日常感兴趣的问题,仍在等待解决。年轻的学生有时会有一种感觉,大多数进步是在很久以前取得的。Courrech du Pont说,在物理学的某些领域,这可能是正确的,但在大多数领域,仍有许多问题尚未解决。
这些发现可以帮助研究人员模拟和设计更好的滚动行李箱和其他牵引小车,如牵引拖车。他补充说,这也可以帮助科学家更好地理解速滑运动员的动作。尽管翻滚的手提箱和滑冰者看起来很不一样,Courrech du Pont注意到他们做出的摇摆运动影响了他们的前进。
Courrech du Pont和他的同事们在6月21日的皇家学会学报A在线上详细介绍了他们的发现。
内部科学新闻服务由美国物理研究所支持。蔡卓妍是一位科学记者,曾为《科学美国人》、《 ... 》、《连线》、《科学》、《自然》和《国家地理新闻》等杂志撰稿
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