【賽先生科學工廠】凱爾特石頭(反轉魔石) 文具用品推薦

【賽先生科學工廠】凱爾特石頭(反轉魔石)

【賽先生科學工廠】凱爾特石頭(反轉魔石) 評價

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【賽先生科學工廠】凱爾特石頭(反轉魔石)

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商品簡介

超經典的科學玩具，當你以順時針方向旋轉它，它轉一轉便不可思議的自己停下來改為逆時針旋轉。

這不合邏輯嘛！店長不由得在聚光燈底下跪下，賽先生啊～我物理不就是白學了嗎？

事實上沒錯，店長物理果真都還給老師了，

角動量守恆定律並沒有被打破，反而是因為許多有趣的物理現象加總起來，造成了反轉的效果噢！

(圖片(右)來源 Texas大學物理系)

這款可是說經典有夠經典的物理科學玩具，歷史可以追朔到遠在19 世紀時，考古學家在研究古凱爾特遺跡時，發現了這個會自己迴轉的神祕陀螺。

從1890 年代的第一份研究論文發表後，科學家們被這奇異的物品深深迷住，光在80年代後就發表了多過 28 份研究報告。

至今還是許多老師愛用的科普教材!

它有很多名字如? 凱爾特石頭(Celtic stone)、反轉魔石(Rattleback)、anagyre、celt、Celtic stone、rebellious celt、rattlerock、spin bar、Robinson Reverser、wobble stone.....喂喂也太多了吧!

當你順時鐘轉它，凱爾特石頭就是要逆時鐘轉回來，屢試不爽，實在是很叛逆!

究竟這個漂亮透著光的彩色塑膠凱爾特石頭，反轉的秘密是什麼呢?

凱爾特石頭在旋轉時，基本上的過程是：旋轉（順時針）→上下振動→停止旋轉→旋轉（逆時針）。

從能量的角度而言；旋轉的動能先轉換為振動的動能，振動的動能再轉換為反轉的旋轉動能。而所以會由旋轉變成振動，主要是由於凱爾特石頭的結構並非完全對稱，尤其在「滾動軸（Rolling axe）」以及「俯仰軸（Pitching axe）」為座標（如下圖左），其座標原點（中心點）不是重心的位置，亦即質量的分佈不是完全均勻，如果質量分佈均勻，才可能穩定的旋轉。

因此一開始旋轉後，凱爾特石頭處於不穩定狀態，滾動運動與俯仰運動的不穩定性開始連結，造成俯仰軸的上下振動的現象，於是轉動能量被轉換為振動能量，旋轉因而會慢下來（當然也包括摩擦力的影響）。

沿俯仰軸的上下振動發生時，地面的摩擦力成為反轉的主要因素。如下圖右，摩擦力F可以分解為平行與垂直兩種分力，平行橢圓長軸（F2）的分力減緩了振動的幅度，而垂直長軸的分力（F1）是讓凱爾特石頭形成逆轉現象的原因。