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因为在线支付的广泛应用,国内的朋友们对“硬币”这个东西的感觉已经有些遥远而陌生了。
可是在落后的北美,我们似乎永远都离不开这些该死的麻烦玩意儿!
譬如说公共洗衣房的洗衣机和烘干机需要投硬币,小朋友要玩摇摇车需要投硬币,玩个夹娃娃需要投硬币,买个小零食买瓶水还是需要投硬币……总而言之一言不合就需要掏硬币,而且去银行换硬币比较麻烦,所以榨汁机每次花剩下的硬币都会顺手丢在门边的一个塑料盒子以备不时之需,结果一不小心用力过猛,一年下来,盒子都快装满了。由于混在一起的硬币不好拿出去花,所以榨汁机就想把每种硬币分类,然后凑成整数花出去。
一旦开始分,两个小鬼就会跑过来要帮(捣)忙(乱)。
一开始还挺认真,可是没过多久,就把硬币当成积木和玩具,嬉皮笑脸的玩了起来,最后把所有硬币又混了回去。
这时候,榨汁机的强迫病又发作了,怎么样才能想办法让小朋友乖乖的帮忙把这些硬币全部分完呢?
不如做一个自动硬币分类的玩具(机器),只要孩子把硬币放上去,硬币就会自动的分类。
说做就做,老规矩,用3D打印机。
首先设计三维计算机模型这个分硬币的玩具,一共有三个组件。
(1)筛子:一个有一排圆孔的斜坡,每个圆孔对应一种硬币的尺寸。当硬币顺着斜坡滑下,会经过从小到大的圆孔,小硬币会在经过小孔的时候掉下,大硬币会跳过比自己尺寸小的圆孔,直到掉入符合自己尺寸的圆孔。
(2)支架:搭载筛子的架子,斜度可以使硬币从高处自动滑落。5个格子对应加拿大的5种硬币($2, $1, $0.25, $0.1, $0.05)。
(3)盒子:收集硬币的圆筒,支架的每个格子里放一个圆筒来收集相应种类的硬币。
打印成品在此:
看到了3D打印机做出来的新玩具,毛头和果果马上玩了起来。
毛头小朋友手不停蹄的把硬币放到斜坡的顶端,看看这手速,是不是可以去流水线上岗了?
当一个收集盒子被装满之后,就把里面的硬币倒出来。
很简单的一个工具,就可以让分拣效率大大提升啊!
要不然你以为超市里面不同大小的水果和鸡蛋都是怎么捡出来的?
但是问题又来了,虽然一开始玩得很开心,过不多时这个过程就变得枯燥无聊起来,小朋友们又开始捣蛋,一门心思想把小硬币滑到大窟窿里……
刚想斥责他们好好干活儿,转念一想,我做这个工具,是想为了让孩子体验工具带来的便捷和神奇,并不是想培训他们成为合格的流水线工人啊?
怎么能让孩子们在劳动的同时还能更有趣一些呢?对了,榨汁机想起了在美国的科学馆和一些商场里看到过捐硬币的玩具。
就是类似于这种的东东(英文叫做Spiral Wishing Well,旋转许愿盘),看上去就像一个大漏斗,当你把硬币顺着漏斗边缘的斜坡放入其中,硬币就会螺旋式的坠入底部的小孔。
你可不要小看这个大漏斗,它可是对爱因斯坦的广义相对论的最好的诠释广义相对论的核心思想就是物质之间的引力来自于时空的弯曲,具体来说就是一个大质量天体(比如太阳)周围的空间会形成大漏斗形状的引力井。广义相对论所描述的时空弯曲已经被多个实验和观测所证实。
上图中蓝色线条勾画出来的轮廓就是太阳(中间的红色火球)形成的引力井的示意图,如果有一个探测器向位于太阳另一侧的地球发射电磁波信号,这个信号由于要沿着太阳引力井形成的弯曲空间路线走,会产生延迟效应。(本图片摘自维基百科)
榨汁机决定,把这个引力井加入到分硬币的机器里面,让孩子们在分硬币的同时,也顺便感受一下广义相对论里面弯曲的时空。

这就是榨汁机设计的引力井的三维计算机模型,一个拥有重力井形状的大漏斗,一个支架,一个用来发射硬币的斜坡。
把3D打印机做出来的引力井加上去之后,就完成了具有螺旋式旋转炫酷效果的新版本的分硬币机器。
于是榨汁机启发毛头:如果漏斗底部的洞代表太阳,那么旋转的硬币像不像地球呢?
毛头想了想说:不像,地球会一直绕着太阳转,才不会掉下去呢。
榨汁机:没错,地球之所以不会掉下去,是因为地球的速度不快也不慢,而且围绕太阳的轨道也正适合,不信你调整一下硬币发射器的角度,让它竖着放试试看?
毛头照做之后,由于发射角度更加朝外,硬币直接飞出了漏斗。
毛头小朋友不解的问:它怎么跑掉了?
榨汁机:你记不记得,我们一起看过一个科幻电影《流浪地球》,说得就是人类要想办法让地球飞离太阳的故事。你刚才就像电影里面的英雄一样,调整了地球的飞行角度,成功的让地球飞离了太阳啊。
毛头接着问:那为什么真实的地球不会飞离太阳呢?
榨汁机:你试着把发射器稍稍调整一下,让它斜着放试试。
毛头试了几次,逐渐的把发射器倾斜,果然硬币不再飞出去了,而是开始在漏斗里面转圈。
毛头:那为什么硬币最后还是会掉下去呢?
榨汁机:那是因为我们做的漏斗不够光滑,摩擦力使硬币的速度越来越慢,所以硬币走的圆圈(轨道)就会越来越小。太空里没有空气,地球是不会受到摩擦阻力的,所以地球会一直保持一个速度,绕着同一个圆圈(轨道)一直的转,不会坠落到太阳上了。
最后的战果是,榨汁机用自己设计的硬币分类机,成功套路了两个孩子,只用了10分钟就把所有硬币分类完成。同时还让他们感受了一下广义相对论的时空扭曲,并且讨论了物体在这样扭曲的空间里的运动情况
希望孩子们通过这次分硬币的游戏能够明白,勤奋不等于蛮干,勤奋是要勤于发明新工具,是要勤于思考,这样我们才能突破自己,突破地球和太阳的束缚,去探索未知的宇宙。
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