利用Phyphox研究轮胎的滚动规律

1 引言

近日，微主在学校田径场散步，发现田径场角落里有一只旧轮胎，经过了解，那是运动员们练习耐力用的。

看到这只旧轮胎，微主一下子就想起了国外一位同仁用手机研究轮胎滚动规律的那则英文文献。

创客焦作

Phyphox bringt das Smartphone ins rollen

2 实验探究

微主一时技痒，就到办公室电脑上编写了一个实验程序，加载到Phyphox的样例库中。然后找来刻度尺和宽胶带，直奔田径场而去。

要想研究轮胎的滚动规律，需要了解轮胎的直径。利用刻度尺进行测量，测得轮胎的直径约为62cm。将测得的轮胎直径数据录入刚刚编写的智能手机实验程序当中。

然后用宽胶带将智能手机牢牢地粘在轮胎的内部，确保手机的长边与轮胎的运动方向一致。

随后，隔着手机皮套和宽胶带启动刚刚编写并加载的智能手机实验程序，再突然给轮胎一个向前滚动的速度，然后就静观轮胎在草坪上的自由滚动了。

微主跟随轮胎一起向前运动，在轮胎停止滚动的瞬间，终止实验程序。

小心地将手机从轮胎里面取出，撕掉胶带，取下皮套，观察Phyphox绘制的轮胎滚动速度和位移图像。

整体来看，轮胎基本上是在做匀减速直线运动的。速度曲线中周期性的波动是智能手机与轮胎的组合体的重心偏离圆心导致的。

如果要消除速度图像中的周期性波动，需要在轮胎的对称位置上再粘贴一部完全相同的手机。

观察位移-时间图像可以发现，基本上是一条开口向下的抛物线，这与匀减速直线运动过程中的位移变化规律是一致的。

3 结论

在本次实验中，可以精确地测量出轮胎的运动位移为9.99m，轮胎滚动的初速度为1.66m/s，易知轮胎在草坪上滚动的加速度为0.138m/s^2，滚动摩擦系数为0.0138。

参考文献

[1]Sebastian Kuhlen et al. Phyphox bringt das Smartphone ins Rollen[J]. Physik in unserer Zeit，2017，48(3) : 148-149.

| 创客焦作 | 

河南创客焦作是焦作市创客教育名师工作室的微信公众平台，以创客教育为主要研究方向，分享创客案例，讲解创新方法，启迪创意设计，开展科学探究，组织社会调查，指导论文写作，参加创客大赛和专利申请，发现、培养和成就一批具有创新潜质的学生。

河南公众号码：chuangkejiaozuo

河南名师博客：http://blog.sina.com.cn/updays