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「違反常識」的垂直滾動實驗!科學家突破物理極限

在傳統物理學中,物體要能在完全垂直的表面上滾動被認為是不可能的。壁虎和蜘蛛雖然能在垂直面移動,但它們只能爬行而非滾動。然而,加拿大滑鐵盧大學的研究團隊卻成功打破了這項認知!

根據基礎物理教科書,當一個剛性玻璃球被放在傾斜的剛性平面上時,只要傾斜角度在0到90度之間,球體就會因重力作用自然滾落。但若表面完全垂直(90度),理論上球體應該會直接自由落體,因為接觸點的正向力為零,無法產生足夠的靜摩擦力來形成滾動所需的扭矩。

研究團隊歷經數月的理論計算與實驗調整後,終於找到關鍵平衡點:當使用彈性接近小熊軟糖的球體,搭配類似滑鼠墊般柔軟的表面時,豌豆大小的球體竟能以每兩秒1毫米的速度在垂直面上穩定滾動!

「第一次看到時我們簡直不敢相信!」機械與機電工程學教授Sushanta Mitra博士興奮表示:「我們反覆確認所有數據,因為這完全違反常識。當證實這不是偶然現象時,整個實驗室都沸騰了!」

Mitra博士解釋箇中原理:「滾動時球體接觸點會輕微變形。前端像拉上拉鏈,後端則像拉開拉鏈,這種不對稱性產生恰到好處的扭矩,讓球體既不黏住也不會掉落。」

這項發表於《Soft Matter》期刊的研究不僅顛覆傳統認知,更為軟性接觸系統開拓全新研究方向。雖然短期內無法應用(別期待能從摩天大樓玩保齡球),但未來可望發展出能在管道或洞穴中移動的軟性機器人,甚至應用於火星探測任務。

「這徹底改變了我們對垂直移動的思考方式,」Mitra博士強調:「現有機器人和交通工具都局限於水平或微傾斜表面,這項發現將改寫遊戲規則。」