目的
以違背直覺的方式,表達質量中心與力矩的觀念。
實驗
實驗裝置:兩塊木板中間由鉸鏈連接,其中一個木板上面固定一個可讓鐵鎚手柄穿過的手門把。
1.固定木板一端,讓另一木板受重力自然下垂。
2.找尋一個放置鐵鎚於兩塊木板之一上的方法,企圖讓兩塊木板不再成直角而是一攤平側看成直線。
原理思考
如實驗演示所示,為什麼鉛直垂下的活板可以變成水平的位置?
不加鐵鎚時,右邊木板質心位於木板中央,重力作用其上,以鉸鏈轉軸為支點,產生順時針方向的力矩,右方活板會自然下垂。 加上鐵鎚後,右邊木板與鐵鎚共同的質心移至左邊木板下方,以鉸鏈轉軸為支點,則產生逆時針方向的力矩,此力矩與左邊木板邊緣的反作用力所產生的力矩抵消,而導致右方活板跑到水平位置呈平衡。
討論
1.以右邊木板門把為支點討論實驗力矩情形。
2.不用鉸鏈可做本實驗嗎?如何達成力矩平衡?
3.討論不用渡河的造橋方式。
關於實驗
有些末端有鋼球的平衡飾品即利用相同原理。
參考資料
CENTER OF MASS – HINGED STICK PARADOX(University of Maryland Physics Lecture-Demonstration Facility)
製作
周伯渝
指導老師
易台生
撰稿
陳泰利