捲紙不僅能逗貓主子，還能發現物理規律 | 正經玩_風聞

原創：中科院物理所

能讓貓主子欲罷不能的

除了貓薄荷

就是一卷嶄新的衞生紙了

曾有網友把貓扔到一個

鋪滿了100卷衞生紙的房間

那畫面太美 我不敢看

那麼問題來了

被貓主子玩過的捲紙

如何繼續發揮作用

小編陷入了思考

發現這就是一個

完美的物理教具呀！

實驗器材

所標杯、熱熔膠槍、剪刀、捲紙（被貓玩過的）、膠帶、竹籤、紙板、塑料瓶

實驗過程

首先拿出一卷

被貓抓過的紙卷

傷痕累累

為了讓它更加堅韌

我們在紙面上粘上膠布

在末端粘上塑料瓶

這樣可以通過控制

瓶內水的多少

來調整配重

用硬紙板和竹籤

做出一個滑輪

由於過程複雜

這裏略去過程

大家可以自己動動腦

把紙卷搭在滑輪上

在不同的地方釋放捲紙

會有不同的效果哦

所標杯督戰

可以看到

在離滑輪較遠的地方釋放時

滑輪可以緩慢的滑動

但在離滑輪較近的地方釋放時

滑輪就會“歡快”地滾動起來

從遠到近

原理解説

這期的實驗，遇到了一些困難艱險，除了翻車已經翻出了經驗，還要摸清對比實驗的參數條件，加上一地的捲紙需要去卷。小編突然想偷懶怠倦，又想到懶是萬惡之源，所以這實驗原理還是得再來一篇。（嗯，小編還真是個押韻鬼才）

實驗裝置如圖，實驗中，我們通過在捲紙的末端掛一個重物，給捲紙施加了一個短時間內近似恆定的拉力。這個力有兩個參量，一個是力的方向，另一個是力的大小。為了探究這二者對我們的實驗結果有什麼影響，我們進行了對比實驗。

實驗裝置圖

對比實驗是科研中非常常用的分析手段，通過有意識地改變某個條件得出多個結果，從而證明改變的條件和實驗結果的關係。這就好比為了弄清奶茶加不加糖哪種更好喝，兩種都來一杯喝一喝就知道了。在這個實驗中，我們主要探究了拉力的方向對結果的影響。從實驗結果可以看出，保持拉力的大小不變，拉力角度較小時，捲紙會在拉力的作用下發生滑動。而當拉力的角度增大到一定程度時，拉力的作用會使捲紙發生滾動。

那麼究竟是什麼原因導致這種現象的發生呢？我們首先分析為什麼會滾動。通過對現象的觀察可以發現，捲紙在發生滾動的過程中，其相對捲紙最外層的運動是純滾動，那麼捲紙與最外層紙面接觸的那條線就是一個瞬時轉動軸（下圖黃色點）。有了拉力以及轉動軸，就會產生一個力矩驅使捲紙轉動。只是拉力的角度較小時，拉力與轉軸之間的垂直距離（下圖藍色線）較小，其產生的力矩也就較小，而拉力的角度較大時，則能產生一個較大的力矩。

實驗中夾角較小時（上圖左），捲紙雖然受到拉力力矩，但它沒能發生轉動，這是什麼原因造成的呢？小編這裏給出自己的想法，小編認為，捲紙的幾何外形並不是一個完美的圓柱，而是類似橢圓柱（如下圖）。那麼在其發生轉動時，重心位置的變化會產生一個力矩去抵抗、平衡這個轉動。這樣一來，如果拉力力矩小於重力力矩的最大值，那拉力就無法讓捲紙滾動，只有通過增大拉力或者增大拉力的夾角來增大拉力力矩，才能讓捲紙轉動。

用不同角度去拉一卷小小的捲紙，竟然有如此截然不同的效果。小編若有所思，突然間明白了：我們遇到什麼困難，也不要怕。換個角度去面對它，消除困難的最好辦法就是解決困難。堅持才是勝利，加油，不翻車！