作者  dosa740612 (Dosa)                                     看板  dosa740612
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 時間  Thu Jan 29 21:45:49 2009
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作者: A6 (短ID真好) 看板: A6
標題: [轉錄][分享]    溜溜球的弦理論
時間: Thu Jan 29 19:15:43 2009

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標題: [分享]    溜溜球的弦理論
時間: Thu Jan 29 18:25:51 2009

   撰文╱菲謝蒂(Mark Fischetti)
   翻譯/甘錫安

   溜溜球只是簡單的小孩子玩具,對吧?以後可不是了。現在的溜溜球邊圈加
   重,而且軸心技術運用角動量的物理原理,可玩出各種特技和花樣。

   溜溜球的歷史可追溯至2000多年前的中國和希臘,後來傳到了歐洲。到了
   18世紀,這種「外來」的「小玩意」已成為歐洲貴族最喜愛的玩具。

   一直以來,溜溜球的繩子都是拴在軸上,讓球盤旋轉到底時可立即反轉向上
   爬。但菲律賓的溜溜球迷將繩子鬆鬆地圈過軸,木製球盤便能停在底部空轉
   (又稱「懸停」)。這項創舉造就了無數特技,例如「小貓搖籃」和「帶狗
   散步」。菲律賓人佛羅雷斯(Pedro Flores)移民到美國後,於1928年開始
   製造溜溜球,帶動美國第一波溜溜球流行風潮。由於它便宜又耐用,因此
   成為大蕭條時期的少數成功商品之一。

   1932年,商人鄧肯(Donald Duncan)買下佛羅雷斯的公司,開始廣辦比賽
   來提高知名度,並註冊了「溜溜」這個商標,使得其他競爭廠商只能使用
   不夠響亮的「轉轉」等名稱。後來鄧肯成了溜溜球的同義詞,1962年,該公司
   在只有4000萬名兒童的美國,售出了4500萬個溜溜球。但在1965年,
   聯邦法院判決「溜溜」已經成為普通名詞,讓鄧肯失去了註冊商標的保護。
   後來火炬塑膠公司(Flambeau Plastics)收購了破產的鄧肯公司,
   並重新發揚鄧肯這個品牌。

   雖然塑膠和金屬開始取代木頭,但是,溜溜球的基本設計並沒有改變。1980
   年代末期和1990年代,幾家公司進行了一連串修改,例如加重邊圈、滾珠軸
   承和離合器等,懸停時間很快就大幅增加,從1991年的51秒,到10年後增加
   為13分5秒。外號「溜溜球隊長」的退休工程師暨職業溜溜球選手華森(Don
   Watson)表示,這場「武器競賽」使得「1990年後設計的創新程度,超過以
   往100年來的成就」。懸停時間加長造就了數百種新特技,也再度帶動流行
   風潮,一直持續至今。

   你知道嗎?

   ◆溜吧,物理學家 你很難找到關於溜溜球和繩子上作用力的詳細說明。現
   在,溜溜球隊長出手了!這位退休的業界工程師暨職業溜溜球選手親筆寫了
   五篇很棒的專題論文,介紹溜溜球的物理原理,內容涵蓋轉動慣量到轉速的
   產生等,有興趣的讀者可上網向www.skilltoys.com和www.yoyoguy.com購買
   。不過,看到複雜數學式會頭暈眼花的人不適合閱讀。

   ◆成功脫離 最近在比賽中開始出現兩種十分特殊的花式技巧。第一種是「
   脫線」,選手將繩子以類似陀螺的方式繞著軸,然後把球盤向上拋,球盤離
   開繩子後,選手再拉住繩子當做繃索表演花式特技,最後用繩子繞著旋轉的
   軸、套住它並拉回。第二種是「自由旋轉」,繩子一端連著球盤,另一端連
   著重錘(而不是選手的手指),選手抓放繩子或重錘,控制轉動的球盤做出
   花式動作。

   ◆歷史淵源 關於溜溜球的歷史或許不夠詳盡,但是,有人說Scientific
   American就是將這個名稱引入美國的功臣。這是因為1916年7月1日出刊的
   Scientific American Supplement裡,刊載了一篇以「菲律賓玩具」為標題
   的文章。在這篇文章中,作者示範如何才能製作出會旋轉的球盤,還說這個
   玩具的正確名稱是溜溜球,而且「要有相當程度的技巧才能夠玩得好」。


   傳統溜溜球(最左圖)的繩子綁在連接兩側球盤的固定軸上;現在則是將繩
   子鬆鬆地圈在軸上,因此球盤可以空轉,或稱為懸停,這也是大部份特技的
   基礎。現代的溜溜球有時具備可空轉的貫穿軸,減低作用在繩子上的摩擦力
   ,讓球盤可以懸停得更久。另外還可在邊圈加上重物,以增加轉動慣量並提
   高球盤的角速度,使它可懸停得更久。


   具離合器的溜溜球快速轉動時,離合器會因離心力而維持在張開狀態。活動
   的轉軸使軸心與球盤都可空轉。旋轉減慢時,離心力減小,彈簧壓著離合器
   臂擠向轉軸,使轉軸接觸軸心並一起轉動,便可「自動」捲回繩子。


   具滾珠軸承的溜溜球,其貫穿軸比其他設計更能降低繩子的摩擦力,使懸停
   時間達到最長。


   進動可使旋轉的溜溜球傾斜。如果選手抓持或扯動繩子的角度太大,繩子會
   碰到溜溜球外緣,碰撞的力道會使溜溜球在繩子周圍擺盪(產生進動)。同
   時,繩子與溜溜球外緣之間的摩擦力會產生轉矩,使溜溜球傾斜。這兩個效
   應將使溜溜球失去控制。


   急促拉繩時,球就會回頭。拉繩動作停止的那一瞬間,旋轉的球盤就會升高
   (左),把鬆開的繩子推向繩捲,然後再拉下繞過軸心。繩團迫使繩子貼著
   球盤(上),大幅提高了摩擦力,使球盤攀住繩子向上爬。


   繩子完全鬆開時,球盤就會開始空轉。若用力拋下溜溜球,但在溜溜球到達
   底端時,手腕略微下沉,就可以抵消反彈力,讓溜溜球獲得最大的角速度(
   ω)而延長懸停時間,以便進行花式特技。

【本文出自科學人2004年10月號】



 http://sa.ylib.com/circus/circusshow.asp?FDocNo=558&CL=9


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