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中科院力学研究所
慢速比赛
1．游戏说明
一个圆环套在圆柱中，静止释放后圆环很快落到地面（如图）。如果允许在圆环上增加一些物体，如何让圆环在指定的时间（如2分钟）内，尽量慢慢地下滑？
工具和材料：夹子、橡皮筋、圆珠笔。圆柱台首先准备好。
2．原理说明
这个问题涉及摩擦。由于圆环比圆柱粗，自然会很快降落。有两种方法可以让圆环慢慢下落。
第1种方法是把橡皮筋绕在圆环上，减小圆环的内径，并接触到圆柱。这样圆环在下落过程中受到摩擦力，速度就会慢。但是这种方法有个缺点，很容易在下落的过程中，速度越来越慢，以致于停在圆柱的之间（超过比赛规定的时间）。
第2种方法是利用圆珠笔中的弹簧和夹子，让圆环通过弹簧与夹子相连。然后让夹子振动起来，圆环就可能会在圆柱上出现反复的“静止-下滑”现象。原因是：但夹子振动时，会带动圆环的位置一会水平（图中A位置），一会倾斜（图中B位置）。但圆环在A位置时，不与圆柱接触，这时圆环就会下落；在下落过程中圆环由于夹子振动倾斜，与圆柱接触，同时重心偏离圆环中心，圆环就会停止在圆柱上（这时类似电工站在电线杆上时脚下的装置）；当圆环停止时，夹子的振动会带动圆环位置水平，下落。因此整个装置就会反复出现“静止-下滑-静止-下滑”的现象，从而延长下落时间。