慣性,向內還向外?

慣性,向內還向外?

目的

演示沉體、浮體在液體中的慣性現象


實驗

兩相同物體、在水中為浮體在油中為沉體,分別置於水中及油中旋轉,觀察其現象。


原理思考

為什麽在水中的浮體會往內跑呢?而為什麽在油中的沉體會向外跑呢?

 

液體旋轉時的向心力是由液體的壓力差提供,這也是為什麼旋轉液面會呈現拋物面的形狀:愈遠圓心所需要的向心力愈大,因此液面也愈高。 本實驗中, 浮體:液體轉動後產生的徑向壓力差,提供物體旋轉所需的向心力,但由於物體是浮體,因此所需要的向心力比同樣體積的流體小,也就是流體給的壓力差大於物體所需要的壓力差,因此物體被推向旋轉中心。 沉體:液體轉動後產生的徑向壓力差,提供物體旋轉所需的向心力,但由於物體是沉體,因此所需要的向心力比同樣體積的流體大,也就是流體給的壓力差不足以提供物體所需要的向心力,因此物體會離開旋轉中心。


討論

如果手上拿著氦氣氣球騎腳踏車,向前加速時,那氣球會往哪邊跑?


關於實驗

可與本網頁力學中的實驗向心力與摩擦力實驗向心力?離心力?做比較、實驗F07旋轉液面的形狀、實驗F25再探旋轉液面的形狀


參考資料

"Lecture Demonstration Instructions Sheet." M.A. Waggoner

"Physics Demonstration Experiments, Inertial Forces: Demonstration 8-3.2, pages 143-144." Meiners

"Physics Demonstration Experiments, Section 8-3.6, page 145." Meiners

"Two Demonstration Devices, AJP 30, 385-386 (1962)." Julius Summer Miller

"Gravitational field and accelerated frame: A simple apparatus, AJP 53, 915-916 (1985)." C. Pontiggia, A. Marciano, and E. Piano

 

製作

V.1 丁姿妍


指導老師

朱慶琪、鄭劭家、陳泰利


 撰稿 

朱慶琪