檢視離心力起重機的原始碼

==離心力起重機==

【目的】
行駛中的車輛突然左轉彎時，車內乘客或物體會被甩向右側，又人手提著包
裹站在磅秤上，若把它繞著鉛直面做圓運動，更可發現包裹在最上方時磅秤讀數
小於人的體重；包裹在最下方時卻大於體重，由原理之探討獲知上述現象乃是離
心力所造成，因此只要離心力與物重均作用於同一物體，則當其方向相反時，離
心力便可提起重物，這個想法促成了離心起重機之趣味科學活動的誕生，藉此活
動可探討與學習向心力和離心力的科學原理
【原理】
根據牛頓第三運動定律，兩物之間有力的關係時，這兩個力互為作用與反作
用，其大小相等方向相反，且同時互施於對方。又依牛頓第二運動定律可知物體
所受之力為淨力時，它會做加速度運動。加速度的現象包括了快慢與方向兩因素，
兩者或兩者之一有變動時，物體就是加速狀態。其中運動快慢變化是受平行於運
動方向之淨外力作用的結果，力與運動同向時加速度會使運動增快；反向則減慢。
至於運動方向之改變，則是垂直於運動方向之淨外力的作用，所以物體作圓運動
時必受有垂直於運動方向之淨外力，此力指向圓心，稱為向心力。向心力的作用
只改變速度的方向，不改變速度的大小，這個觀念告訴我們：等速率圓運動物體
只受到固定大小之向心力作用；而有快慢變化之圓運動物體受到的淨外力是向心
力與平行於運動方向（切線方向）之力的合成力。這些淨外力的來源可能是：繩
索之張力、接觸面之摩擦力、正向力、物體之重力、電磁作用力等。
當物體沿著軌道（或被繩索牽引）做圓運動時，軌道（或繩索）施向心力於
物體；物體則施離心力於軌道（或繩索），此兩力同時發生，因此向心力消失時，
離心力也跟著消失。無向心力時物體便會沿著軌道的切線方向飛出去，而無法改
變方向。

向心力的量值需與軌道的切線速度大小配合，才能使物體沿著預計的軌道運
行。對圓運動來說，與速度V相關的因素有週期T、頻率f（T的倒數）和半徑R，其
離心力起重機

關係為
<img src='http://science4everyone.net/file/曾之誾/公式(1).png' width='200' height='100' align='左中右' />


，而與向心力Fc有關的因素則為質量m與加速度量值ac的向心加速度，又向心加速
度與速度量值關係為

<img src='http://science4everyone.net/file/曾之誾/公式(2).PNG' width='200' height='50' align='左中右' />

所以向心力可表為
<img src='http://science4everyone.net/file/%E6%9B%BE%E4%B9%8B%E8%AA%BE/%E6%93%B7%E5%8F%96.PNG' width='寬度' height='高度' align='左中右' />


根據此關係，適當調節各相關因素，我們便可隨心的操控向心力，當然同時發
生的離心力，也會在掌握之中。
【活動一 運球入杯】
(一)場地
每一組使用長條桌一張（長寬最小各為80cm；40cm）
(二)使用器材
1. 大會提供
直徑2cm的保力龍球；每組有60個比賽球（進入競賽區比賽時，由裁判發
給），10個練習球（與提供材料一起發放）、A4圖畫紙每組1張、高度11cm，
開口直徑9cm的紙杯每組兩個（競賽場地布置用）。
2. 學生自備
自備運球杯每組3個，杯的規格如下：
(1) 杯的外型只能採用圖1所示之各種形式的一種。
(2) 不得選用有頸部設計的形式，如圖2所示。
(3) 杯口為圓形，其直徑必須大於9cm，高度不限。
(4) 杯內不得塗抹或添加杯體材質以外之物質；杯外不限。。
(5) 杯口內表面不得有向內凸起之構造。


<img src='http://science4everyone.net/file/%E6%9B%BE%E4%B9%8B%E8%AA%BE/%E6%93%B7%E5%8F%96(3).PNG' width='寬度' height='高度' align='左中右' />1. 操作方式
(1) 如圖3所示，在競賽場地的水平桌面中央，先以透明膠帶平整固定好A4規
格的圖畫紙P，然後在其左右畫好半徑6公分的圓圈，用以放置沒有固定
的得分紙杯S1和S2，兩圓圈中心與P的最近距離均為30cm。