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捺捺 小朋友们喜欢看魔术表演吗?本期捺捺姐姐就化身魔术师给大家表演魔术吧!我只需要借助一张小纸条就能将两枚回形针自动别在一起,也可以将两枚回形针跟皮筋套在一起,并且想让它们掉落,它们就掉落;想让它们挂在一起,它们就挂在一起。捺捺姐姐是不是很厉害?这个好玩的魔术表演还蕴含了深刻的科学原理呢! ![]() ![]() 两根皮筋、两枚回形针、一张纸条。
![]() ![]() 把纸条弯曲成一个S形,将两枚回形针分别固定在S形的两端。
拉动纸条两端,把纸条拉直,瞧,两枚回形针自动别在一起,然后掉了下来。
还有更好玩的玩法哟!把纸条弯曲成S形后,先将皮筋套入纸条当中,再将两枚回形针分别固定在S形的两端。
呀!纸条拉直后,皮筋竟然和回形针相连,一起挂在了纸条上。
还是把纸条弯曲成S形,将皮筋换个位置套入,再像步骤1那样给纸条别上回形针。拉直纸条,结果会如何呢?
哈!这次皮筋套住两个回形针,一起掉了下来。
我们来一个难点的魔术。先把两根皮筋分别从S形纸条的两端穿进去,接着,把皮筋再次分别穿过纸条的两端,最后像步骤1那样给纸条别上回形针。大家猜一猜,拉直纸条后会出现哪种结果呢?
啊!两个皮筋形成了一个互锁结构。
我们把纸条首尾相连,再拿掉回形针,就形成了一个独特的结构。它由三个环构成,如果破坏任意一个环,整个结构就分开了,只有三个环都在,整个结构才能保持住。这是一个非常经典的拓扑学模型,名字叫作博罗米恩环。
博罗米恩环 小朋友们是不是充满了疑问,一张小小的纸条是怎么做到这些的呢?别急,捺捺姐姐来给你解惑啦! ![]() ![]() 四个小魔术都是在纸张的推动下,回形针别在了一起。后面三个小魔术的区别在于皮筋的位置,皮筋的位置不同,结果就不同。第二个魔术中,皮筋是套在纸条上的,在纸张的推动下,皮筋先裹住了回形针,两枚回形针又别在了一起,挂在了纸条上。第三个魔术中,皮筋并没有真正的套在纸条上,只要拉直纸条,皮筋就会裹住两枚回形针一起掉落下来。第四个魔术中,看着是将皮筋两次套入纸条,实际上两根皮筋都没有真正套入纸条,最后拉直纸条,就形成了博罗米恩环。
本文选自《学苑创造》2022年12月刊(1—2年级版)
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