翻色球为何会翻转？

乌木

没有合适的版块问这个问题，且在此处贴出问问。

图1是红在外（同时绿在内），图2是绿在外（同时红在内），图3是翻转过程的中间态。1和2分别是稳定态，3是不稳定态。（三片红叶＋一个红圆片）为一组，共四组红件，故共有12片红叶和4个红圆片。每一组内有三根连杆联结红叶和红圆片，红圆片下方和三根连杆的联结是活动关节。绿色也是同样的四组和同样的联结结构。一个红片和一个绿片固定联结，故共有12对红－绿叶片对子（见图3）。通过连杆，所有叶片同步翻转，即动一个叶片就动全球的叶片。无论上抛、平抛、下抛或自由下落，基本都能红－绿－红－绿……自动一飞一翻转。
此球为何能在飞行过程中自动翻转？哪位解释解释？

乌木

补充：
从球形（约束态）经过各叶片张开（自由态）再到球形（约束态），形态势能的变化是一种“势阱”，不是一种“势垒”，所以，不是一种“双稳态”体系。通常的双稳态体系是一种低能态受了外力克服势垒变到另一低能态，而此球则相反，一种高能态失去外力跌入势阱，得到外力又变到高能态。

乌木

关于此球翻转的原理，我请教了一位物理教师，下面按我所理解的简述一下。
此球在（各种方向的）飞行中，除了受重力外，并无别的外力或内力（风力对它的影响可忽略），此刻它是自由的、不受约束的。此时该球的设计使它自动取12对叶片全部张开的状态，其形态势能最低。一旦遇到别的物体，如接球的手掌或被子等，它受到外力，就被迫呈球形，即一半叶片和圆片处于球面，另一半处于球内。和原先比较，可能翻色了也可能不翻色，多数是翻色，因为叶片在飞行中张开动作有一定惯性，过了最大张开态后再碰到别的物体就促使它翻色。
此球平时放在那里或接在手中之时，就不是自由态，因为它除了受到重力外，还受到比如桌面的反作用力，它就被迫取球形。

[ 本帖最后由 乌木 于 2011-4-20 10:25 编辑 ]

qiaoyisi

这个玩具还是包含很多物理学中流体力学的知识的。

乌木

转贴一幅拆解图。图中白色圆圈处的一个绿色圆片拆下来了，一个绿色圆片又可分开为两部分，但是分两次拍照，贴在一起，所以看上去一个绿色圆片分成四件了，不是的。
图中四个红圆片和四个绿圆片正处于和球心差不多的距离处，是翻转的中间态。12个连杆的一端都伸出在最外处，就是12对红绿叶片张开程度最大之时。每一对红绿叶片也可以如图所示分开。
   

[ 本帖最后由 乌木 于 2011-4-15 12:25 编辑 ]

qiaoyisi

有趣的东西，大家是最感兴趣的，希望和乌老师多多交流！

乌木

谢谢介绍又一种有趣东西。

qiaoyisi

乌木老师您好！这里似乎给出了答案：http://www.iqlight.com/，这里还有衍生产品：http://www.craftster.org/forum/index.php?PHPSESSID=9g6ok0c45k9nrpqdqgus2lhp12&topic=231484.0

769266338

向内聚拢就是他的结构有三片构成 在被子上时也就是说只要让球能散开就能变色 球的中间是由三根弯棍链接另一端在片上 所以在球一开一合就变色

乌木

但是，此球在自由下落（初速度为零，即不是具有初速度的下抛运动。实验时可以在被子上方进行，让球下落到被子上即可）时也能翻转。这样，就不像是“扔东西一样 东西是往开散的”。
自由下落时没有旋转，也就无所谓向心力或离心力了。
此外，翻转过程，部分构件往外散开，但同时另一部分构件是向内聚拢的，这也和“扔东西、往开散”不同。