溜溜球甩出去，为什么能自己滚上来？
文章来源于中科院物理所
从小到大从来没想明白溜溜球下去以后是怎么上来的
本着排除万难也要答疑解惑的精神
我们今天把目光对准了悠悠球
看看这个困扰了数十年的究极难题
1
Q
溜溜球甩出去，为什么能自己滚上来？
by 小林桔子
A
溜溜球，又称悠悠球，是一项花式纷繁、极具观赏性的手上技巧运动。据传起源于菲律宾狩猎民族在狩猎和战斗所使用的武器——绳子前端悬挂着重物，并且Yo-Yo在菲律宾的土语塔加路语中是“回来”或“去回来”的意思。那么，溜溜球在甩出去之后是如何回来的呢？
如图所示，传统的溜溜球中单股绳直接系在轮轴上，将溜溜球的轮轴和轮盘看作一个刚体，在溜溜球被向下甩出的过程中，在重力和人给予的初始冲量的作用下向下运动，同时由于重力和绳子对其的力矩作用开始转动，重力势能逐渐转换成平动动能和转动动能,随着重力势能的减少,下落的速度越来越快,转动的速度也越来越快。当细绳全部展开后,下落速度和转动速度达到最大值,这时原来的重力势能完全转化为平动动能和转动动能。
由于转动惯性的作用，在最低点时溜溜球还会继续旋转，但此时细绳已经全部展开，溜溜球已不可能继续往下走，由于细绳与轮轴是固连的，继续旋转就会从另一个方向开始缠绕细绳，开始爬升，即所谓的“自己滚上来”。但由于细绳不是完全弹性体，在溜溜球转向的过程中平动动能有所损失，在向上运动时不会回到初始位置，因此需要在初始时将悠悠球“甩”出去或在最低点时迅速提一下细绳以补充能量损失。
为了使溜溜球在最低点处悬停足够长的时间来完成一些高难度动作，发展了一系列现代化溜溜球——轴承型、离合型溜溜球等。其原理与图中的现代溜溜球基本一致，细绳与轮轴没有直接固连，在最低点时轮轴能够继续克服细绳对其的摩檫力旋转而不缠绕细绳。为了使溜溜球滚上来，有时需要提一下细绳，使得轮轴与细绳接触的地方压力增大，对应摩檫力增大，大于静摩擦力时即会使细绳开始缠绕轮轴，进而开始爬升，回到玩家手中。
与麦克斯韦滚摆类似，不考虑空气阻力和细绳在下落及悬停时对轮轴的摩檫力，并且细绳是完全弹性的在无阻力情况下，自由释放的溜溜球会每次都会到原来的高度。
补番推荐：《超速YO-YO》；《火力少年王》——想当年小编还是手握火凤萌新呢！
参考：溜溜球的力学原理
By 勿用
2
Q
早上刷牙的时候发现，牙膏滴在洗漱池的斜面上，牙膏周围形成一个环状的区域，似乎对水产生了排斥力，水无法流进这个区域。请问这是因为表面张力吗？
by noname
A
我们首先了解一下接触角的概念。问题所描述的情形可以用下图简单表示，在这样一个气、液、固三相交界的体系中，有三种界面张力在相互作用。不难理解，σ气，固倾向于使液滴铺展开，σ液，固倾向于使液滴收缩，在图示润湿（θ＜90°）的情况下，σ气，液倾向于使液滴收缩。接触角定义为σ液，固 和σ气，液之间的夹角。简单的力学分析可得：
我们日常用的牙膏一般都含有表面活性剂（如等）。这个名词是不是很耳熟？没错，在之前关于“洗头搓不出泡沫”的问答中已经说过，表面活性剂进入水中会迅速聚集于界面，亲水基指向水相，疏水基指向气相，使表面张力急剧下降并趋于恒定。
回到问题本身，在牙膏沫周围的水中，由于表面活性剂的加入，其表面张力减小，根据前面关于接触角的分析，其收缩作用减弱，更倾向于在固体表面铺展开来，即接触角θ减小，所以看上去比远离牙膏沫的水面要更低洼。
By Major Tom
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Q
用相同的力转动一个生鸡蛋和一个熟鸡蛋，为什么熟鸡蛋转动的时间更长？
by Y-ray
A
熟鸡蛋内外是一个不分离的整体，当其转动时，形状不变，性质不变可以看做一个刚体，给定一个初速度，其转动时只要找到合适的转轴就会稳定地转起来。
生鸡蛋的壳是固体，里面的蛋清和蛋黄都是液体，转动时，由于其整体不连接，内部的液体部分由于惯性作用会有逐渐加速的过程，这个过程会由于阻力的产生有能量耗散。且其旋转时，鸡蛋内部由于密度不均匀，蛋液会向蛋壳不规则流动，导致转动惯量依赖转速而变化，引入一个不稳定因素，因此，相比之下，熟鸡蛋转动地时间更长一些。
By Nuor
Q
为什么只有圆形的泡泡？
by 飞越彩虹
A
当你吹泡泡的时候，无论用什么泡泡圈，吹出来的泡泡都是近球形的，童鞋们会懊恼为什么：不能吹个泡泡都是爱你的形状呢？
从受力分析而言，当泡泡为不规则形状时，其相邻的两点曲率不一样，则表面张力方向不一样，根据受力分析，水会向合力的方向流动，最后平衡状态为相邻两点受力一致，曲率一致。推广到整体，就是一整个球体形状的形成。
形状不规则曲面向球面变换
此外，从能量角度上来解释。在泡泡形成的过程中，由于液体表面分子之间的受力不均衡，而内部分子受力平衡，表面形成时有相对更高的能量:表面能。根据能量最低原理，液体会趋向于形成体积一定时表面积最小的形状:球形。
By Nuor
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