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實驗演示/ 實驗原理/ 問題討論

     可變重心棒

我們在一根輕棒的一端綁上重物,再將棒子立於手指指尖上並試著去平衡它,重物在輕棒的哪一端時會比較容易平衡呢?  

 

實驗演示



演示影片一

演示影片二


實驗原理


要平衡手上的棒子,我們需要有足夠快的反應,這樣才能在棒子傾倒之前將它控制於手上。因此只要棒子傾斜的速度夠慢,我們就有充裕的時間去平衡它。

考慮兩種情況:

A:重物靠近頂端,重心在較高的位置 B:重物靠近手指,重心在較低的位置

就像受力作用會改變物體的線性運動狀態一樣,物體若受力矩作用,則其轉動運動狀態也隨之改變,因此依轉動方程式 T=Iα ,我們可以求得兩種情況於相同傾斜角時的角加速度

 

同理 

因此,重心較高的棒子從傾斜轉至水平的時間會比重心較低者還要長,故重心較高者較易平衡於指尖上。 

 

問題討論



1.日常生活中有哪些例子,是為了易於平衡而將重心升高?

2.船的重心越低穩定性越好,你知道為什麼嗎?

3.馬戲團的小丑走鋼絲常常會拿一支長桿,有何功用呢?是增加他的難度,還是…?