雙 BeeSpi 的神奇技巧!用驚人實驗視覺化運動方程式

大家好,我是科學訓練師桑子研。對我來說,每一天都是一場有趣的實驗。

逐家知影無?咱身軀邊逐項物件的「移動」,其實攏藏著一個真簡單的法則。不管是欲捒真重的行李,抑是騎跤踏車落坡時感受到彼種衝力,遮的現象攏予牛頓用數學解開矣,這就是大名鼎鼎的「運動定律(運動方程式)」。今仔日,我想欲用教室內底隨手可得的家私,做伙來揭開宇宙規律的秘密。

兩台速度計變出的「物理魔法」

講到理科實驗,逐家應該對這台速度測量器「Bee-Spi」袂生疏才對。

平常時仔咱干焦用一台來量速度,但若是共「兩台排做伙」來用,竟然就會當準確計算出物體衝變緊的程度,也就是所謂的「加速度」。

做法誠簡單:先量好兩台 Bee-Spi 的距離並固定好,然後佇實驗車仔的前面插一支「欲食飯的箸」。當這支箸依序經過這兩台機器時,第一台會測出最初的速度,第二台會測出後來的速度。物理最趣味的地方就來矣,只要帶入下跤這個公式:

咱就能夠用算的部分,共目睭看袂見的「加速度」揣出來。逐家可以看下跤的實驗影片:

挑戰「力道愛平均」的難題

做這個實驗上困難的所在,就是按怎讓實驗車「一直受著同樣大小的力」。若是用手去 pull,力道難免會大細力,按呢數據就袂準。所以這次我特別揣來專業級的「雅各米定力裝置」,有了這台家私,實驗過程的拉力就能夠維持固定,袂閣變來變去。


經過遮的苦心安排,大自然上水的法則終於欲現身矣。

圖表入面顯示的「宇宙規則」

實驗過程中,咱袂斷改變加佇車仔頂的砝碼(改變質量),嘛會調整拉力的大小,記錄真濟組數據。當咱共遮的數字畫成圖表時,就會看見一個非常有規律的關係:

a = k F / m

這代表「加速度的大小和受力成正比,和重量成反比」。17世紀牛頓發現的公式 ma = F,到現今不管是送火箭去月球,抑是自動駕駛車的剎車控制,攏是靠它在運作。想袂到一支箸配兩台速度計,竟然會當連到支配宇宙的大道理,按呢想起來,實驗室的課程係毋係變得很令人期待呢?

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