卷纸不仅能逗猫主子，还能发现物理规律 | 正经玩_风闻

原创：中科院物理所

能让猫主子欲罢不能的

除了猫薄荷

就是一卷崭新的卫生纸了

曾有网友把猫扔到一个

铺满了100卷卫生纸的房间

那画面太美 我不敢看

那么问题来了

被猫主子玩过的卷纸

如何继续发挥作用

小编陷入了思考

发现这就是一个

完美的物理教具呀！

实验器材

所标杯、热熔胶枪、剪刀、卷纸（被猫玩过的）、胶带、竹签、纸板、塑料瓶

实验过程

首先拿出一卷

被猫抓过的纸卷

伤痕累累

为了让它更加坚韧

我们在纸面上粘上胶布

在末端粘上塑料瓶

这样可以通过控制

瓶内水的多少

来调整配重

用硬纸板和竹签

做出一个滑轮

由于过程复杂

这里略去过程

大家可以自己动动脑

把纸卷搭在滑轮上

在不同的地方释放卷纸

会有不同的效果哦

所标杯督战

可以看到

在离滑轮较远的地方释放时

滑轮可以缓慢的滑动

但在离滑轮较近的地方释放时

滑轮就会“欢快”地滚动起来

从远到近

原理解说

这期的实验，遇到了一些困难艰险，除了翻车已经翻出了经验，还要摸清对比实验的参数条件，加上一地的卷纸需要去卷。小编突然想偷懒怠倦，又想到懒是万恶之源，所以这实验原理还是得再来一篇。（嗯，小编还真是个押韵鬼才）

实验装置如图，实验中，我们通过在卷纸的末端挂一个重物，给卷纸施加了一个短时间内近似恒定的拉力。这个力有两个参量，一个是力的方向，另一个是力的大小。为了探究这二者对我们的实验结果有什么影响，我们进行了对比实验。

实验装置图

对比实验是科研中非常常用的分析手段，通过有意识地改变某个条件得出多个结果，从而证明改变的条件和实验结果的关系。这就好比为了弄清奶茶加不加糖哪种更好喝，两种都来一杯喝一喝就知道了。在这个实验中，我们主要探究了拉力的方向对结果的影响。从实验结果可以看出，保持拉力的大小不变，拉力角度较小时，卷纸会在拉力的作用下发生滑动。而当拉力的角度增大到一定程度时，拉力的作用会使卷纸发生滚动。

那么究竟是什么原因导致这种现象的发生呢？我们首先分析为什么会滚动。通过对现象的观察可以发现，卷纸在发生滚动的过程中，其相对卷纸最外层的运动是纯滚动，那么卷纸与最外层纸面接触的那条线就是一个瞬时转动轴（下图黄色点）。有了拉力以及转动轴，就会产生一个力矩驱使卷纸转动。只是拉力的角度较小时，拉力与转轴之间的垂直距离（下图蓝色线）较小，其产生的力矩也就较小，而拉力的角度较大时，则能产生一个较大的力矩。

实验中夹角较小时（上图左），卷纸虽然受到拉力力矩，但它没能发生转动，这是什么原因造成的呢？小编这里给出自己的想法，小编认为，卷纸的几何外形并不是一个完美的圆柱，而是类似椭圆柱（如下图）。那么在其发生转动时，重心位置的变化会产生一个力矩去抵抗、平衡这个转动。这样一来，如果拉力力矩小于重力力矩的最大值，那拉力就无法让卷纸滚动，只有通过增大拉力或者增大拉力的夹角来增大拉力力矩，才能让卷纸转动。

用不同角度去拉一卷小小的卷纸，竟然有如此截然不同的效果。小编若有所思，突然间明白了：我们遇到什么困难，也不要怕。换个角度去面对它，消除困难的最好办法就是解决困难。坚持才是胜利，加油，不翻车！