2019年的时候，我们曾经首发过Ravensburger的一款轨道玩具GraviTrax。其中有一个叫做磁力发射器的组件，前两天有一个读者留言问，家里的小朋友对这个能加速弹射小球的装备很着迷，问背后的原理是什么，为什么也没有电池之类的动力，就能将小弹珠加速弹出？
这背后其实是应用到了比较有趣的力学和电磁学的原理。我们这今天就不上语文和数学课了，换一个物理课来试试吧。
还记得物理课上学过的“弹性碰撞”吗？在轨道上运行的两个小钢球如果发生碰撞，可以近似的看做“弹性碰撞”，在这个过程中，动能、动量守恒。比如下图中两个钢珠相撞，蓝色小球的动能就传递到红色的小球，红色小球继续前进，蓝色的则停下来。
但这无法实现加速的效果，怎么能让红色小球的速度更快呢？那就需要一些新装备来帮蓝色小球在碰撞之前加速，比如磁铁。
如果在红色小球的前面放一个磁铁，那么蓝色小球会在磁铁的吸引下加速，越跑越快，这样在撞击的时候，就会具备更快的速度，也就是会有更大的动量和动能传递给红色小球，于是红色小球就就有了更快的速度。
但之后就遇到了另一个问题：因为红色小球在离开时也会受到磁铁的反向吸力，所以会逐渐减速，最后速度又慢下来了，实际并没有真的加速。
不过，我们可以改进。。
在改进之前，我们先聊聊如何理解磁力的加速和减速。
磁场感觉是虚无缥缈的，我们先给它一个形象的认知：用熟悉的重力来替代磁力，把磁场看做是一个坑，小球滚入的时候会加速，离开的时候就会减速。
前面提到的放入磁铁之后的轨道小球碰撞，就像是两个球在小坑的底部发生弹性碰撞。因为蓝球下落的过程中速度加快，所以碰撞后红球的初始速度也会加快，只是红球在离开坑的过程中会减速，所以整体来看并没有实现加速，就像前面提到的磁铁效果。
那怎样能让红色小球离开的时候少减速呢？
这时候可以参考一种我们都见过的简单玩具——牛顿摆。牛顿摆会让一些相同的小钢球相互碰撞。比如当一个钢珠落下，发生刚性碰撞之后，动能被传递到另一边最远的那个钢球上，它会用相同的速度弹出，其他钢球则静止不动。
那如果这些小钢珠是排在磁场里呢？我们还是用小坑来参考一下，那就是下面这种样子。
在下落加速的蓝色小球在谷底和红球碰撞之后，动能传递到最远的一个小球，所以离开的是最远处的小红球，因为这个球已经在坑外了，所以不需要爬坡，也不会因此减速，可以直接用更快的速度离开。
使用磁铁加速的原理也一样，碰撞的时候，蓝色小球碰撞将动能传递到最远处的红色小球，而这个小球离开的时候，因为离磁铁远，受到磁铁的引力小，所以看上去就是“加速”了。
当然，光用ppt画图，大家一定会晕，更好的方法，就是自己做一个磁力加速器体验一下。
本来想用GraviTrax来测试，不过办公室的样品前些日子送给读者了。所以自己用积木条搭一个吧。
需要的材料：强磁磁铁、钢珠、积木条。当然你也可以用家里现有的任何合适的轨道玩具。
其实很简单，在磁铁的另一端吸上两个小钢球，就能看到最简单的磁力加速效果了。
因为是DIY的，能量会有一定的损耗，上面的加速效果并没有那么令人惊喜。不过我们可以有几种方法，提高加速的效果。
比如在远端多放几个，这样最远的小钢球里磁铁（坑底）远一些，加速起来就效果好很多。
你也可以用多块磁铁，稍微再提升一点加速的感觉。
或者干脆做成多级加速器。
快放假了，如果你家有磁铁和小钢珠，不如也试试看？
