讓透明的力量現形!用「力感測器」看見作用與反作用的鏡像世界
我是科學訓練師桑子研。逐工攏是實驗日。
「若是『力』看會見,該有偌好……」咧上自然課,抑是咧教冊的時,你敢有這款想法?物理世界當中,「力」是所有一切的基礎,毋過因為伊看袂見,欲干單靠頭腦想像,實在是真困難。對國中生來講,力學定定是學習路途上的第一道大牆壁。
欲按怎共這款「看不見的世界」用數位技術清楚呈現出來?感應實驗儀器就是咱上好的幫手。雖然定定有人會覺得「設定真像真困難」、「價數傷貴買袂落手」,但是只要老師有一台通做演示,規堂課的說服力就會完全無仝。今仔日,我想欲用我上愛使用的 Narika 「EasySense」佮「力感應器」,來共物理學上重要的「作用力與反作用力定律」變做看會見的實驗。
看見看不見的「力」!魔法感應器:力感應器
物理學會曉抑袂曉,關鍵就在於敢有法度共力看做是「向量(方向佮大細)」。力感應器就是專門來鬥相共的。
講到一看就懂的力學代表,絕對是作用力與反作用力定律。就像是「你用手拍牆壁,牆壁也會用同樣的力拍倒轉來」。道理逐家攏聽有,但是欲按怎捕捉著「兩个力大細相仝、方向相反」的彼一瞬間?在這個實驗,我會用兩个感應器,設定一个向正、一个向負,予電腦圖表顯示出親像照鏡一般的力學變化。
科學食譜:親目看見作用力與反作用力
準備物品
EasySense、力感應器 × 2、Windows 電腦、超音波感應器、力學台車兩台、鉛塊。

這就是力感應器。
實驗步驟
① 將兩台力學台車攏裝上力感應器。 ② 予兩台車對面作伙相挵(lòng)。

③ 在其中一台台車疊上鉛塊(改變重量),再試看目相挵一擺。
實驗結果:及時出現的「鏡中世界」
實驗開始了後,電腦螢幕會及時記錄力的變化。咱先來看看,當兩个感應器慢慢仔相挨(e)的時陣是啥款情形。
看影片就知影,綠線佮藍線會隨著挨的力量,往相反方向振動。一爿若起山(波峰),另一爿就落海(波谷)。這款「你挨我、我就推你」的過程,完全展現在圖表頂面。
雖然這擺實驗有一支感應器的歸零校正無做甲真完全,所以數值有一點仔偏差,但是咱猶是會使清楚看著:「方向相反、時間同步、大細平大」的力是真正存在的。

對這个實驗看見的科學世界
這个實驗最趣味的地方,是共平時覺得「理所當然」的定律,化做複雜的曲線變化。無論人類按怎無規則按怎出汗,對方的感應器攏會分秒無差按樣反映,回傳一个完全相反的力量。
作用力與反作用力定律,是咱會使踩地行路的理由,也是火箭會使飛上太空的原理。「當你出力去挨別人,你也一定會受著對方的力。」當你透過圖表體會著這个宇宙的鐵則,你會發現周圍所有的現象,其實攏是「力的互相交換」。
力感應器毋若會使做這款實驗,若共掛在千秋(swing)頂面,也會使記錄張力佮加速度的變化。
這款共力掠落來的實驗,歡迎逐家在課堂抑是自由研究試看目。各位老師若有更趣味的想法,也請報予我知!咱做伙來享受科學「可視化」的趣味!
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