YC2011的个人博客分享 http://blog.sciencenet.cn/u/YC2011

博文

小科普——月亮转动与纱线加捻 精选

已有 13867 次阅读 2013-9-25 11:51 |系统分类:科普集锦

      早晨到老校区去交签证材料。很久不来老校区了,一夜秋雨过后的校园,红墙黛瓦,绿树掩映,那些几十年树龄的香樟,在风中伸展它们的枝叶,美到了极致。我忍不住在校园里逛了起来,心里对自己说:这就是底蕴啊!而我们都被赶到了新校区,现在享受这底蕴的,是越来越多的留学生。我惊讶地发现,整个老校区,几乎都被留学生占满了。我曾经住了6年的18层研楼,还有曾经是最大的男生宿舍楼9舍,都变成了留学生公寓。校园中小巧的中心花园,那架30年的紫藤下,一个留学生坐在石凳上发呆;而那个建校就有的小亭子里,一个美国女生很American style地在打着手机。

    这是一个有趣的结果,外国人悠闲地享受我们的底蕴,而我们激情澎湃地去拓荒。

    言归正传,趁这几天月亮正圆,做一个小科普。

    黄秀清同学说,月亮相对地球的运动,有两种结果:

    在a中,月亮绕地球公转,同时本身自转,即月亮每公转一圈,也自转一圈,这样无论地球自转不自转,地球上的人都只能看到月亮的半边(红色);而在b中,月亮只是绕地球公转,本身不自转,也就是说,月亮是做平动,不是转动,那么月亮的背面(黑色)在某些时候露出来了。月亮的背面能否被地球上的人看见,只与月亮的公转和自转速度有关,与地球的自转无关。这一点黄秀清同学好像说得不对(嘿嘿,还可以再探讨,我物理很差的,高考不及格,一驳就倒)。其实还有一种case,月亮自转的速度大于它绕地球公转的速度,这样月亮的背面也会被看见。

    在纺纱中,为了使一束纤维形成具有一定强力的纤维集合体,我们让这个纤维束绕自身轴线转动,这样纤维与轴线之间有了倾角,也就拥有了向心的压力,有压力就有摩擦力,于是纤维们被摩擦力结合成一根具有较高强力的纤维集合体——纱线(yarn)。而这个使纤维束绕自身轴线转动的过程,就称为加捻(twisting)。

    传统的环锭纺纱(ring-spinning)用下面这个简单的小装置来实现加捻。

    在这个小装置中,要完成两个任务,一是给纤维束加捻,这必须让纤维束绕自身轴线自转;二是把加捻后的纤维束即纱线卷绕到筒子上,这必须让纱线绕中心轴线公转。也就是说,在spinning的过程中,纱线既要公转,又要自转。

    纱线公转比较好理解,它由钢领5(ring)上一个称为钢丝圈4(traveler)的小东西拉动,围绕筒子6公转。下面这张图能看得更清楚一些。

    而纱线每公转一圈,也同时绕自身轴线自转一圈,从而给纱线加上捻回。关于这一点,我自己上大学的时候,无论如何都想不明白,最后只能胡乱记住这样的结论毕业了,我以为这辈子不用再去思考这个问题了。日子流水一般地过去,醉生梦死、死里逃生,一个轮回之后,我竟然要去教学生们这个问题。于是我无法再含混过去了,苦苦地想了很久之后,终于明白,其实就是上面月亮自转与公转的道理。

    如果我们对上图取截面,就得到类似于黄秀清同学制作的月亮转动图。纱线的截面就是月亮,筒子的截面就是地球。如果纱线在绕筒子公转(卷绕)的过程中只做平动,不做转动,则没有加捻;而如果纱线在卷绕过程中同时自转,就给纱线加上了捻回。纱线每卷绕(公转)一圈,就给自身加上一个捻回。那么,为什么纱线在公转时一定会自转呢?是因为这一段纱条的两端都被hold(握持)了,它无法逃脱自转的命运。这就是最后的答案。

    回到月亮,月亮在绕地球公转时,自身为什么一定是转动而不是平动呢?



为什么看不到月亮的后脑勺
https://blog.sciencenet.cn/blog-531950-727672.html

上一篇:聚散两依依
下一篇:江湖2——感性
收藏 IP: 180.154.204.*| 热度|

36 柳林涛 曹聪 陆俊茜 李学宽 许培扬 陈龙珠 武夷山 鲍海飞 赵斌 罗中 魏东平 田云川 戴德昌 张全成 王锟 朱志敏 杨正瓴 赵序茅 王国强 赵美娣 韦玉程 葛素红 徐晓 廖晓琳 徐大彬 罗春元 郑玉峰 李宇斌 clp286 biofans yunmu xqhuang zzjtcm crossing renerve fishman936

该博文允许注册用户评论 请点击登录 评论 (54 个评论)

数据加载中...

Archiver|手机版|科学网 ( 京ICP备07017567号-12 )

GMT+8, 2024-4-26 18:21

Powered by ScienceNet.cn

Copyright © 2007- 中国科学报社

返回顶部