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我是大力士

      用球棒來觀察扭轉,看看棒球粗端和細端的扭轉情形。握住粗端要比握住細端更容易輕鬆的扭轉。這是為什麼?

         

操作步驟與現象:

準備器材:球棒

  兩人分別握住球棒的粗端與細端,注意雙手緊握,不可鬆脫,兩人分別往不同的方向扭轉球棒,比比看誰的力氣大?
       
原理:

    輪施力比軸施力來的省力,此為槓桿的一種變形。若將棒球的粗端和細端切片重疊在一起,就可以發現粗的部份用小的力量就能進行大的作用,所以可以輕鬆的扭轉。

      輪軸:由兩個半徑不等的圓輪,固定在同一軸心上,這種機械稱為輪軸。

      輪軸事實上是槓桿的變體,若把軸心當做支點,則輪半徑R是輪上作用力的力臂,而軸半徑r是軸上作用力的力臂,此時的輪軸恰為支點在中間的槓桿。

        
輪軸的應用:

(1)若施力在輪上時,由於施力臂較大,因此施力會小於抗力,此時的輪軸必省力,而代價則是施力移動距離加長。

(2)若施力在軸上時,由於施力臂較小,因此施力會大於抗力,此時的輪軸必費力,但施力的移動距離較短。

(3)門的喇叭鎖和汽車的方向盤也是輪與軸的例子。圓形把手的半徑較穿過門的心軸為大。使我們能以較小作用力來旋轉心軸。若是取掉圓形把手只靠心軸本身來旋轉,將發現沒有輪軸機械的幫助,旋轉軸心非常困難。若rR12,則握在粗端的小朋友只要用1/2的力氣就可以了。

叮嚀的話:

1.    比力氣的小朋友力氣大小不要相差太懸殊,而且力氣較小的小朋友要讓他握比較不好握的粗端,力氣比較大的小朋友讓他握住比較好握的細端。一開始小朋友可能會表示不公平,但是一旦用力後,反而握住粗端的小朋友會輕鬆的獲勝。

2.    若球棒粗端跟細端的比例相差很大,則力氣相差懸殊也無所謂,反而可以製造驚奇的效果。

3.    樂樂棒球的球棒並不適合,因為海棉受力會下陷,將影響預期結果。

4.日常生活中可看到的螺絲起子、方向盤就是輪軸的應用,當輪與軸平衡時,小力量可以變成大力量

 

 

 

著作權所有:許良榮  2010.04 改版    網頁編輯:徐薇棋 顧 問:王德麟

  編輯群:李宛玲、林桂君、林盈全、郁繼文、陳宗威、陳佩君、陳淑娟

  黃玉斯、黃國維、張啟亮、楊皓雯、謝孟靜、魏哲華、蕭淑分

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