2013年2月12日

科學玩具-力學-尋找重心


2010年一月的寒假,科學論壇中一群熱血的教師團隊從各地齊聚在台東參加一場為期兩天,由蔡振明老師舉辦,中央大學朱慶琪教授所主講的教師研習,期間介紹並製作了數種中央大學研發的演示教具,讓參與盛會的夥伴除了享受台東好山好水的心靈洗滌外,精神上充實了,行李也變重了。
這是國立中央大學物理演示實驗室所開模研發的球棒
可以放在車上防身,是除了七大武器之首「摺凳」以外,最具威脅性的防身武器

一般人不可能把一根好好的球棒切開,然後烙上標誌,以示正身
 DEMO演示團隊真的是投資很多心力在這方面

若是單純切開,就不用說嘴了
原來切斷處不但鑽洞,還附上連接卡榫,攜帶與組裝都很方便(隱藏殺機)

這是一個歷史悠久而且經典的物理謎題,在許多的物理科普書籍都出現過,我看過最早的版本是兄弟倆想平分地瓜(此版本至少四十年以上),近代一點的是主婦們想平分蘿蔔(問世至少二十年以上),原本想將不規則形狀的物體重量平分成兩份,但操作方法卻是錯誤的。
不論誰做或操作幾遍,都不會失敗,小朋友也容易成功
最後找到的重心位置剛好就是球棒被切斷的地方,球棒平衡而不旋轉

如果先移動左邊手指,使左邊手指比右邊手指更靠近重心位置的話,左手手指所承受棒子的正向力就會增加,手指與棒子之間的摩擦力也會增加,手指就會變得很難滑動。此時,右手手指摩擦力相對較小,於是便會向中央部位滑動。

但是如果右手手指移動過度,反而比左手手指更靠近重心的話,將使摩擦力大於左手,讓右手變得不易滑動,所以就會換成左手開始滑動。因此兩邊手指一邊平衡一邊相互滑動,最後就聚集在球棒的重心位置了。

這跟輕重不同的人玩翹翹板的情形是相同的,其實是力矩的轉動平衡,粗細不一樣的長型物體都沒有關係。而兩手的移動也可以視為支點不斷的左右交互變化,其實這除了是尋找重心的方法之一,也是讓轉動與力矩平衡產生連結的演示方法之一哦!

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