在互聯網上閑逛時，我發現了一些很有趣的短視頻，它們展示了一種會自動擰蓋的“神奇果醬”。
果醬瓶的蓋子竟然會自動擰上？| ktzwcrrk
這種果醬來自日本品牌“aohata”，據說它的瓶子設計很特別，只要把蓋子輕輕放在瓶口，瓶蓋就會自己旋轉擰緊，不再需要手動擰瓶蓋。
這種神奇現象在各種社交平台都獲得了不少關注
自動擰蓋真的如此絲滑嗎？它究竟是什麼原理？我決定找來這款果醬瓶親自驗證一下。
自動擰蓋，親測有效
實際測試顯示，網絡上提到的這款果醬瓶確實經常會出現自動擰蓋的現象。
只要把瓶蓋輕輕放在瓶口，蓋子就有很大概率可以自動向下旋轉。不過，這種現象並不是每次放置時必定會出現，而且自動旋轉並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旋轉 | 作者拍攝
同時，我也找來了其他四個同類的玻璃罐頭瓶作為對照組，這些瓶子的瓶蓋無法自動向下旋轉。這至少說明，玻璃罐頭瓶蓋自動旋轉並不是普遍現象。
作為對照組的玻璃罐頭瓶 | 作者拍攝
並非巧妙設計
自動旋蓋的瓶子看起來似乎是一種巧妙的便利設計——然而，它其實並不是。
在2022年時，日本網站“まいどなニュース”就報道了這種現象，並就此採訪了果醬的生產廠家。對方明確表示，蓋子的自動旋轉“並不是有意設計的功能”，他們也不清楚這種現象為何出現。廠家建議消費者依然要用手擰緊瓶子，並把開封后的果醬放進冰箱保存。
廠家：我什麼都不知道 | まいどなニュース
通過實際體驗也可以感受到，果醬蓋子的自動旋轉沒有多少方便之處。只靠自動旋轉不能完全擰緊瓶蓋，無法形成密封，因此對保存果醬不利。如果用手提瓶蓋，沒有完全擰緊的瓶身也可能會滑脫，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，瓶蓋自動旋轉只是一種意外出現的現象。它雖然有趣，但並沒有什麼實用價值。
到底是什麼原理？
那麼，這種現象到底是什麼原理呢？答案其實就在瓶口的螺紋上。
通過觀察可以發現，能夠自動擰蓋的果醬瓶和對照組最大的差別在於螺紋的傾斜角度：前者的螺紋傾斜角度更大，而後者更平緩。瓶蓋的自動旋轉，應該就是由瓶口螺紋更大的傾斜角度導致的。
自動擰蓋果醬瓶（左）與相同直徑的對照組瓶子（右）對比。前者的瓶口有6條螺紋，看起來坡度更陡；後者的瓶口有4條螺紋，坡度更平緩。| 作者拍攝
更準確地說，自動擰蓋果醬瓶的螺紋似乎由三段斜率不同的部分組成。經過粗略的測量發現，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°。
自動擰蓋果醬瓶的瓶口螺紋看起來由三段斜率不同的部分組成 | 作者拍攝
而對照組瓶子的螺紋整體看起來都比較平緩，各部分傾斜角度沒有明顯差異。它們的螺紋傾斜角度普遍在5°~6°左右。
斜坡滑塊問題
我們可以用物理題中常見的斜坡滑塊來理解這一過程。瓶蓋的“自動旋轉”，其實本質上是瓶蓋在重力作用下，克服摩擦力沿着螺紋構成的“斜坡”向下滑動的過程。
瓶蓋向下旋轉的過程可以近似理解為沿着斜坡向下滑動 | wikipedia
斜坡上的物體有時會下滑，有時會原地不動，造成這種不同的關鍵是摩擦係數和斜坡的角度。加大斜坡角度會讓重力在斜坡方向的分力增大，同時會導致物體對斜坡施加的壓力減少，進而導致靜摩擦力可達到的最大值變小。當角度大到一定程度後，摩擦力再也不足以抵消下滑的動力，瓶蓋自然就會向下滑動並旋轉起來。
aohata果醬瓶的“自動擰蓋”現象並不是每次放瓶蓋都會出現，這應該與瓶口螺紋的三段斜率有關。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，這裡可能不足以讓瓶蓋自行滑動。
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記，然後把它放在螺紋的不同位置進行了驗證。
瓶蓋下方的小凸起是瓶蓋與螺紋斜坡的接觸點 | 作者拍攝
正如預期，把接觸點放置在螺紋的陡坡處時，很容易就可以讓瓶蓋自動下滑。
作者拍攝
而如果把接觸點放在中段的緩坡處，就可以讓瓶蓋停在原地不發生滑動。
作者拍攝
至此，果醬瓶自動擰蓋的謎團已經解開。雖然這並沒有什麼用，但我們還是要感謝它幫我們複習了一些物理知識（
參考文獻
[1] https://maidonanews.jp/article/14570579
[2] https://www.youtube.com/shorts/s_1c6piw4zc
[3] https://thesmartlocal.jp/self-closing-jam-jars/
作者：窗敲雨
編輯：luna
封面圖來源：作者拍攝
本文來自果殼，未經授權不得轉載.
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-