手機吊冰櫃

手機吊冰櫃

手機吊冰櫃,一名學生控制馬達持續震動,直到將冰櫃吊起,同時另一名學生撤出冰櫃下面的地秤。

事件介紹

手機吊冰櫃手機吊冰櫃

“手機吊冰櫃”遭網友質疑

清華大學三師生成功實驗“手機吊冰櫃”;網友質疑實驗可能藉助外力,是山寨版《生活大爆炸》

用手機吊起冰櫃總共分幾步?清華大學的兩名學生給出了答案。

一個名為《清華怪才實現手機吊冰櫃國人版“生活大爆炸”》的視頻短片紅遍網路,畫面中兩名學生在一部小小手機中尋找動力之源,通過減速裝置讓動力功率放大10萬倍,成功吊起重達60公斤的家用冰櫃。這讓眾多網友想到了美劇《生活大爆炸》,讚嘆,“中國也有科學怪才”;但也有網友質疑實驗可能藉助外力,是山寨版《生活大爆炸》。

小手機吊起大冰櫃

“手機吊冰櫃”的視頻短片在網上躥紅,點擊量累計飆升至百萬次。

短片中,兩名學生首先在一部普通手機中尋找動力源,再在手機里安裝第三方智慧型程式(applicationprogram),以支持動力源連續工作,然後通過裝配減速器、定滑輪等相關配件的步驟,為實驗做好準備。

實驗進行階段,在動力源的帶動下,實驗配件共同做功,承載冰櫃的地秤重量標數逐漸減小,直至歸零,冰櫃被緩緩吊起。

視頻僅有2分15秒,但在網上引起了熱烈討論,很多網友對此表示驚奇和讚嘆,但也有網友認為“不可能”。

實驗經過

實驗所花費用500元

2010年11月23日,該實驗原創者、清華大學航天航空學院高雲峰教授介紹,從最初設計到實驗成功用了兩周的時間,所花的費用不到500元,其中二三百元用於買二手冰櫃,地秤也是借來的,實驗進行也在一個半小時內完成。高教授認為,實驗成功並不出乎意料,“始終都是在科學理論及技術支持下完成的。”

對於實驗目的,高教授說,他喜歡用創新的方式教學,幫學生擺脫枯燥的理論,感受到科學的樂趣。他希望這個短片能給網友帶去啟發,讓大家知道運用知識可以挑戰現實難題,使用簡單的工具和材料,可以完成看似不可能完成的任務。

此前只吊起20公斤水

參與實驗的學生梁斌說,實驗的最初,自己還比較平靜,但隨著時間的推移,看著地秤上的讀數逐漸變小,他開始有些緊張,實驗成功後非常興奮。

梁斌說,設計實驗時曾有三種方案,但在保留“偏心轉子”的情況下製作配件,對於製作精度有嚴格要求,效果均不理想。最終,他們選擇了視頻中的方案。而在“手機吊冰櫃”實驗開始前,幾人從未真正嘗試吊起重約60公斤的冰櫃,只成功吊起過一桶約20公斤重的桶裝水。

操作步驟

1 尋找手機中的牽引力

實驗開始時先拆開手機,找到內置的震動馬達,作為動力輸出部件,馬達的邊長大約4毫米,將馬達上的偏心轉子去掉。實驗時用買來的連線件將這個馬達和一個底座固定。實驗時,由於馬達持續高速做功,為了避免產生的熱量燒壞部件,還要不時地添加溫度大概在零下72℃的固體乾冰,給馬達降溫。

2 用APP讓馬達持續震動

梁斌介紹,隨後在手機內部安置一個第三方智慧型應用程式(APP),點擊顯示在手機螢幕上的圖示控制馬達,使它能夠持續震動。梁斌說,APP能控制電路一直處於連通狀態,為了測驗馬達的牽引力,在裝入APP後,嘗試吊起一根1克重的吸管,檢驗馬達能否持續運動。

3 超級減速器增加摩擦力

將一個1000倍的減速器用連線件與安裝了齒輪的馬達相連,再用一根軸將一個100倍的減速器和1000倍的減速器相連,以達到將手機馬達的扭矩放大10萬倍的效果。在馬達轉速降低10萬倍的同時,增大摩擦力。梁斌說,根據“功率=摩擦力×速度”的公式,當輸出功率固定時,速度減慢可使摩擦力增大。最終便可實現手機馬達吊起冰櫃的效果。這個原理相當於在汽車爬坡時,掛低擋降低齒輪轉速,以增大動力。

4 安裝定滑輪吊冰櫃

製作一個用於繞鋼絲線的軸,軸的一側與100倍的減速器固定,另一側與底座固定。在實驗室屋頂固定一個定滑輪,通過定滑輪將鋼絲線與放在地秤上的冰櫃相連。

電機開始運轉後,將帶動全部設備開始工作,鋼絲繩緩慢地將冰櫃吊起。1.5小時左右以後,地秤上的重量讀數為零,將地秤搬走後,冰櫃懸空,成功被吊起。

網友質疑

1實驗成功應借用外力?

有網友提出質疑,認為手機這么小,怎么能吊起冰櫃?並懷疑吊起冰櫃的力,不完全是手機馬達提供的支持。

回應:高雲峰教授表示,該實驗的原理非常簡單,是大家在中學時曾學過的原理P=FV(功率=摩擦力×速度),但將這個算式套用於實際生活,則需要基於理論基礎之上的想像力,並將這個想像力運用於實際,因而很多人覺得這個實驗不可能。

高教授說,實驗的成功恰恰展示了科學的力量,而使用手機當實驗主角的原因,是手機相對於冰櫃來說,大小差異懸殊,用手機吊起冰櫃的實驗,讓人感到驚訝的同時,可在心中留下深刻的印象。

2該實驗是山寨版《生活大爆炸》?

有網友稱,美劇《生活大爆炸》風靡於網路,實驗應該是借鑑了劇中創作的靈感,或者類似奇思妙想才完成的。

回應:高教授說,他從未看過《生活大爆炸》這部電視劇,而梁斌也表示僅看過一點點,在這部電視劇中絲毫沒有透露“手機吊冰櫃”的實驗和理論,這個實驗是完全原創的,儘管實驗環境、使用配件相對簡單,但該實驗的確是師生在科學理論的指導下,共同設計完成的,毫無參照。

原理揭秘

這台世界上最小的手機起重機,其主要動力輸出部件是手機內置的震動馬達,可輸出0.02N的牽引力。與其相連線的是一個放大作用10萬倍的齒輪組變速器,為其提供足以吊起冰櫃的動力臂。整套設備的設計製作過程及工作原理是這樣的:

首先兩位清華學子利用諾基亞N8手機軟體的開放接口,自己開發出一個可以使震動馬達連續工作的APP(第三方編寫的應用程式)手機應用程式,並將其安裝在手機內。這樣做的目的是為了讓手機可以提供長時間的持續牽引力。

然後通過計算他們得出,吊起冰櫃所需的力至少在600N。因此在不計算摩擦力的情況下,手機輸出的牽引力至少需要通過齒輪組被放大3萬倍。齒輪組雖然可以將牽引力放大,但傳動速度卻會變慢。根據功率公式P=FV,在輸出功率P為固定時,速度V的減慢使得摩擦力F增大。因此,3萬倍的變速係數是遠遠不夠的。經過反覆的推敲和縝密的計算,他們最終得出需要將馬達的牽引力放大10萬倍才可以把冰櫃吊起來。

力學原理:

功率公式P=FV

同理小貼士

小力量大作用

冬天窗子附近有風,可是窗子的確關得很嚴。這是為什麼呢?

只要室內外溫度不一樣,室內就會有微弱的空氣流動。例如,冬天房屋朝南的一面有太陽照射溫度高些,朝北的一面溫度低些,這樣室內空氣就自然流動起來了。如果不想有這種颼颼的涼風,在北面窗子那裡掛個窗簾,利用布料比空氣的傳熱性差,就可以減緩空氣的對流。

同理,有人巧妙地利用了這種空氣的微弱流動,讓自己能生活在酷熱的環境中。阿拉伯人總是穿著寬大的長袍,是因為在阿拉伯地區高溫而乾燥,如果穿短衣,一是出汗多人受不了,二是日光照射太強。穿上寬大的服裝,既抵擋了陽光,又使長袍內的空氣有對流的空間,就好像房屋內空氣的對流一樣,這樣身體在長袍里並不悶熱。

運用到實際生活中,在地球表面,由於太陽光的照射,熱空氣上升,周圍的冷空氣就會補充過來,這樣就形成了風。人們可以利用風讓帆船在海上航行、或進行風力發電。

社會評價

“手機吊冰櫃”的視頻引起了網際網路使用者的極大關注。視頻被轉載至各大視頻網站及網路社區。以下是部分網友的評價:

“不可思議的奇思妙想!”

“體現了當代缺乏的實踐和創新精神!”

“清華與麻省的智商對決,中國的驕傲!”

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