挑戰-轉動

 

(1)哪一種陀螺比較不會傾倒(停止旋轉?)哪一個陀螺比較不會亂跑?

先比較一號陀螺和三號陀螺,發現三的質量不均勻,首先,三號陀螺的質量分布相較於一號陀螺而言距離較短。

其中轉動慣量是正比於質量及每一個點與轉軸最短距離的平方和。所以三的轉動慣量較小,轉動情形較易改變,所以容易傾倒。

在看一號跟二號,底部應該用尖頭的,因為摩擦力作用的面積越大,和轉軸距離的平方和越大。摩擦力所給予的力矩越大。

所以如果要不動又要轉的久,1號陀螺比較適合。

 


(2) 平衡木:當手拿平衡木請問將鐵球擺在木棍的哪個地方才能平衡?為什麼?如果要將平衡的木塊翹得更高的話,要怎麼做?

此實驗的重點在於木塊重量所造成對轉軸的力矩會等於鐵球對轉軸的力矩。

力矩平衡,所以會保持不轉動。如果要將頭抬高,雖然不會影響木塊和轉軸的垂直距離,但是會使鐵球和轉軸的垂直距離變小,

所以要將鐵球往後推,使鐵球的力矩加大,才能使之平衡。

 

(3) 角動量與力矩:為什麼向上抬起正在旋轉的迴轉儀,會向側面偏移?

假設如下圖:抬起前,角動量的方向向右,向上抬起旋轉儀時,角動量會多一個向上的分量。

角動量改變的方向,就是力矩的方向,所以如果你要向上抬,???

???????????????????????? 你必須施一個方向向後的力給旋轉儀一個向上的力矩。又因為作用力與反作用力,

旋轉儀會給你一個向前的力,所以會側偏。


(4) 角動量與力矩:將迴轉儀的旋轉方向改變在做實驗,會有什麼改變?為什麼?

如果一開始的角動量方向相反,那你向上抬反而會是角動量變化向下,

所以給予旋轉儀的力矩改為向向上,必須給予旋轉儀一個向前的力,

這時迴轉儀會給你一個向後的力,偏移方向恰好和第三題相反。


 

 

 

 

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06/11/2012