雙珠競走(推廣版)

雙珠競走(推廣版)

目的

修改「雙珠競走」實驗的設計及製作,以利推廣。

 

實驗

推廣版雙珠競走演示

 

 

原理思考

為何走下凹的軌道的球比較快到達的終點?

 

圖來討論,兩球自相同高度落下時初速均為。 走直線斜面的球圖如Fig.1所示。 走下凹軌道(較接近擺線)的球圖如Fig.2所示。 因擺線為重力下最快下降曲線[1],且兩球的方向的位移相同(即圖斜線面積),故 (詳見Fig.3) (圖中是「速度水平分量」)

 

 

fig1 220x145fig3 220x139fig2 220x160

 

 

 

討論

 1.若直線斜面改為45度時,哪一個球較快到達終點?為什麼?

 2.加入摩擦力、球轉動的情形將會如何?

 

一個為「斜面運動」、一個為趨近「重力下最快下降曲線」 。 此時需考慮摩擦力所作負功造成的影嚮並需多考慮轉動動能

 

關於實驗

  1.可同本網站中的實驗K01.雙珠競走實驗K04.重力下最快下降曲線做比較

  2.此雙珠競走的設計主要是用來普及教學推廣使用。

 

參考資料

「變分法上的最速降線之研究」, 李柏堅

 

製作

v.1 黃時霖,2008年8月

fig4 220x146

v.2 黃時霖,2008年10月

fig5 220x146

v.3 黃時霖,2008年11月

fig6 220x146

 

材料

 1.木板等木料可於建材行購得。

2.軌道用電線之塑膠壓條製作,於一般水電材料行均可購得。

3.鋼珠於承軸材料店購買。

 

指導老師

朱慶琪

 

撰稿 

黃時霖、朱慶琪