無(wú)需動(dòng)手，瓶蓋竟然會(huì)自動(dòng)擰緊，這到底是什么原理？

在互聯(lián)網(wǎng)上閑逛時(shí)，我發(fā)現(xiàn)了一些很有趣的短視頻，它們展示了一種會(huì)自動(dòng)擰蓋的“神奇果醬”。

果醬瓶的蓋子竟然會(huì)自動(dòng)擰上？| ktzwcrrk

這種果醬來(lái)自日本品牌“Aohata”，據(jù)說(shuō)它的瓶子設(shè)計(jì)很特別，只要把蓋子輕輕放在瓶口，瓶蓋就會(huì)自己旋轉(zhuǎn)擰緊，不再需要手動(dòng)擰瓶蓋。

這種神奇現(xiàn)象在各種社交平臺(tái)都獲得了不少關(guān)注

自動(dòng)擰蓋真的如此絲滑嗎？它究竟是什么原理？我決定找來(lái)這款果醬瓶親自驗(yàn)證一下。

自動(dòng)擰蓋，親測(cè)有效

實(shí)際測(cè)試顯示，網(wǎng)絡(luò)上提到的這款果醬瓶確實(shí)經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)自動(dòng)擰蓋的現(xiàn)象。

只要把瓶蓋輕輕放在瓶口，蓋子就有很大概率可以自動(dòng)向下旋轉(zhuǎn)。不過(guò)，這種現(xiàn)象并不是每次放置時(shí)必定會(huì)出現(xiàn)，而且自動(dòng)旋轉(zhuǎn)并不能真的把蓋子完全擰緊。

只要把瓶蓋放在瓶口上，蓋子就有很大概率可以自動(dòng)旋轉(zhuǎn) | 作者拍攝

同時(shí)，我也找來(lái)了其他四個(gè)同類的玻璃罐頭瓶作為對(duì)照組，這些瓶子的瓶蓋無(wú)法自動(dòng)向下旋轉(zhuǎn)。這至少說(shuō)明，玻璃罐頭瓶蓋自動(dòng)旋轉(zhuǎn)并不是普遍現(xiàn)象。

作為對(duì)照組的玻璃罐頭瓶 | 作者拍攝

并非巧妙設(shè)計(jì)

自動(dòng)旋蓋的瓶子看起來(lái)似乎是一種巧妙的便利設(shè)計(jì)——然而，它其實(shí)并不是。

在 2022 年時(shí)，日本網(wǎng)站“まいどなニュース”就報(bào)道了這種現(xiàn)象，并就此采訪了果醬的生產(chǎn)廠家。對(duì)方明確表示，蓋子的自動(dòng)旋轉(zhuǎn)“并不是有意設(shè)計(jì)的功能”，他們也不清楚這種現(xiàn)象為何出現(xiàn)。廠家建議消費(fèi)者依然要用手?jǐn)Q緊瓶子，并把開(kāi)封后的果醬放進(jìn)冰箱保存。

廠家：我什么都不知道 | まいどなニュース

通過(guò)實(shí)際體驗(yàn)也可以感受到，果醬蓋子的自動(dòng)旋轉(zhuǎn)沒(méi)有多少方便之處。只靠自動(dòng)旋轉(zhuǎn)不能完全擰緊瓶蓋，無(wú)法形成密封，因此對(duì)保存果醬不利。如果用手提瓶蓋，沒(méi)有完全擰緊的瓶身也可能會(huì)滑脫，和完全不擰瓶蓋相比，這樣反而更容易把玻璃瓶身摔碎。

由此看來(lái)，瓶蓋自動(dòng)旋轉(zhuǎn)只是一種意外出現(xiàn)的現(xiàn)象。它雖然有趣，但并沒(méi)有什么實(shí)用價(jià)值。

到底是什么原理？

那么，這種現(xiàn)象到底是什么原理呢？答案其實(shí)就在瓶口的螺紋上。

通過(guò)觀察可以發(fā)現(xiàn)，能夠自動(dòng)擰蓋的果醬瓶和對(duì)照組最大的差別在于螺紋的傾斜角度：前者的螺紋傾斜角度更大，而后者更平緩。瓶蓋的自動(dòng)旋轉(zhuǎn)，應(yīng)該就是由瓶口螺紋更大的傾斜角度導(dǎo)致的。

自動(dòng)擰蓋果醬瓶（左）與相同直徑的對(duì)照組瓶子（右）對(duì)比。前者的瓶口有 6 條螺紋，看起來(lái)坡度更陡；后者的瓶口有4條螺紋，坡度更平緩。| 作者拍攝

更準(zhǔn)確地說(shuō)，自動(dòng)擰蓋果醬瓶的螺紋似乎由三段斜率不同的部分組成。經(jīng)過(guò)粗略的測(cè)量發(fā)現(xiàn)，螺紋頭尾兩段的傾斜角度都在 10° 以上，而中間的一段坡度較平緩，傾斜角度約為 6.5°。

自動(dòng)擰蓋果醬瓶的瓶口螺紋看起來(lái)由三段斜率不同的部分組成 | 作者拍攝

而對(duì)照組瓶子的螺紋整體看起來(lái)都比較平緩，各部分傾斜角度沒(méi)有明顯差異。它們的螺紋傾斜角度普遍在 5°~6° 左右。

斜坡滑塊問(wèn)題

我們可以用物理題中常見(jiàn)的斜坡滑塊來(lái)理解這一過(guò)程。瓶蓋的“自動(dòng)旋轉(zhuǎn)”，其實(shí)本質(zhì)上是瓶蓋在重力作用下，克服摩擦力沿著螺紋構(gòu)成的“斜坡”向下滑動(dòng)的過(guò)程。

瓶蓋向下旋轉(zhuǎn)的過(guò)程可以近似理解為沿著斜坡向下滑動(dòng) | Wikipedia

斜坡上的物體有時(shí)會(huì)下滑，有時(shí)會(huì)原地不動(dòng)，造成這種不同的關(guān)鍵是摩擦系數(shù)和斜坡的角度。加大斜坡角度會(huì)讓重力在斜坡方向的分力增大，同時(shí)會(huì)導(dǎo)致物體對(duì)斜坡施加的壓力減少，進(jìn)而導(dǎo)致靜摩擦力可達(dá)到的最大值變小。當(dāng)角度大到一定程度后，摩擦力再也不足以抵消下滑的動(dòng)力，瓶蓋自然就會(huì)向下滑動(dòng)并旋轉(zhuǎn)起來(lái)。

Aohata 果醬瓶的“自動(dòng)擰蓋”現(xiàn)象并不是每次放瓶蓋都會(huì)出現(xiàn)，這應(yīng)該與瓶口螺紋的三段斜率有關(guān)。在斜坡較陡的頭尾部分，傾斜角度超出了臨界值，可以讓瓶蓋下滑；而螺紋中間一段的坡度比較平緩，這里可能不足以讓瓶蓋自行滑動(dòng)。

果醬瓶蓋與螺紋斜坡接觸的位置是瓶蓋下方的小凸起（如下圖所示），我給這些凸起位置加上了標(biāo)記，然后把它放在螺紋的不同位置進(jìn)行了驗(yàn)證。

瓶蓋下方的小凸起是瓶蓋與螺紋斜坡的接觸點(diǎn) | 作者拍攝

正如預(yù)期，把接觸點(diǎn)放置在螺紋的陡坡處時(shí)，很容易就可以讓瓶蓋自動(dòng)下滑。

作者拍攝

而如果把接觸點(diǎn)放在中段的緩坡處，就可以讓瓶蓋停在原地不發(fā)生滑動(dòng)。

作者拍攝

至此，果醬瓶自動(dòng)擰蓋的謎團(tuán)已經(jīng)解開(kāi)。雖然這并沒(méi)有什么用，但我們還是要感謝它幫我們復(fù)習(xí)了一些物理知識(shí)。

參考文獻(xiàn)

[1] https://maidonanews.jp/article/14570579

[2] https://www.youtube.com/shorts/s_1C6pIW4zc

[3] https://thesmartlocal.jp/self-closing-jam-jars/

策劃制作

來(lái)源丨果殼（ID:Guokr42）

作者丨窗敲雨 藥學(xué)碩士 果殼首席大王具足蟲(chóng)愛(ài)好者

責(zé)編丨一諾

審校丨徐來(lái)、林林

本文封面圖片及文內(nèi)圖片來(lái)自版權(quán)圖庫(kù)

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