餐桌物理學-酒杯取葡萄

餐桌物理學-酒杯取葡萄

目的

體驗物體作圓周運動時的向心力與摩擦力。

 

實驗

實驗裝置:橡膠小球(代表葡萄)、酒杯。

將酒杯倒蓋罩住桌面上的葡萄,將橡膠小球沿著酒杯壁旋轉,再瞬間倒轉酒杯。

 

 

原理思考

為什麼小球會沿著杯壁轉圈,而不會往下掉?

 

1.當小球開始沿著杯壁繞圈後,在沒有外界的干擾下,小球就會一直保持著當下的狀態,只要我們沒有刻意破壞小球的運動狀態,小球就會一直沿著杯壁繞圈,即便是改變杯口的方向。因此我們可在小球繞圈的同時翻轉杯子,接著若沒有再提供動能給小球,小球後就會落入杯底了。
2.小球的向心力是做圓周運動時所產生,在沒有支撐的情況下,小球的重量與小球施於玻璃杯的正向力所造成的摩擦力平衡,故小球不會下落。

 

討論

1.小球作圓周運動的速度的大小會影響本實驗結果嗎?

2.小球在任何位置倒轉酒杯可以將小球留在玻璃杯中嗎?
3.換成葡萄或橄欖會有何狀況發生?

 

關於實驗

1.可同本網站中的向心力與摩擦力做比較做比較
2.此版設計主要是用來普及教學推廣使用。

 

參考資料

"Fundamentals of Physics", 7th ed., John Wiley & Sons, 2005, New York. Ch6.Hallday, Resnick, Walker

 

製作

朱慶琪

 

指導老師

朱慶琪

 

撰稿

杜宗勳、蔡昌翰