牛頓運動定律的應用

等速率圓週運動和向心力、簡諧運動、質點系統的質心運動、質點系統的總動量和動量守恆定律、物理量的因次

國際度量衡局 〈The International Bureau of Weights and Measures〉

國際度量衡局 〈The International Bureau of Weights and Measures〉
台北市立第一女子高級中學96級許嘉容/台北市立第一女子高級中學物理科黃克雄老師/國立彰化師範大學洪連輝教授責任編輯

國際度量衡局(BIPM) 位於巴黎近郊的塞佛爾(Sevres)市,是一個永久性的科技實驗室,成立的宗旨是在確保計量科學的發展及國際度量衡標準的一致化。

1884 年,一座名為observatoire(法文,即觀測所)的實驗大樓成立,為BIPM的前身;1889年,第一次的「重量及測量會議」召開;1992年, 來自Rockerfeller基金會的一筆捐獻,使得觀測所得以擴充;此後,更多的研究大樓紛紛成立,組織成為國際度量衡局。

馬赫(1838~1916) 〈Ernst Mach〉

馬赫(1838~1916) 〈Ernst Mach〉
台北市立第一女子高級中學96級林妏霙/台北市立第一女子高級中學物理科黃克雄老師/國立彰化師範大學洪連輝教授責任編輯

物理中提到馬赫時,多半與速度有點關係,且多應用於航太方面。這些「馬赫名詞」的命名是為了紀念奧地利學者馬赫。以馬赫命名的術語,在空氣動力學中相當廣泛地被使用。

迴力鏢(Boomerang)

迴力鏢(Boomerang)
國立台南第一高級中學物理科汪登隴老師/國立臺灣師範大學物理系蔡志申教授責任編輯

迴力鏢是一種曲線形狀的飛行工具,一般用來打獵或運動用途。通常迴力鏢被認為是木製器具,但現代的材質範圍更廣,如塑膠、碳纖維或其他高科技材料,歷史上,有的迴力鏢是骨頭製成。迴力鏢有各種形狀和尺寸,這和地理分布、部落起源及設定功能有關。

懸掛物體的鉛直彈簧振盪—受力分析

懸掛物體的鉛直彈簧振盪 (Vertical Mass-Spring Oscillator)—受力分析
國立臺灣師範大學物理系曾鈺潔碩士生/國立臺灣師範大學物理系蔡志申教授責任編輯

懸掛物體的鉛直彈簧振盪 (Vertical Mass-Spring Oscillator) 是將一個輕彈簧垂直懸吊,末端懸掛一個重物,並利用彈簧恢復力的作用,使重物作上下來回的振盪。因為此系統除了受彈簧恢復力的作用,還受重力的影響,所以和水平放置的彈簧振盪並不相同。在此將針對重力影響作進一步說明。

簡諧運動(Simple Harmonic Motion)

簡諧運動(Simple Harmonic Motion)
台北市立第一女子高級中學黃韻心/台北市立第一女子高級中學黃克雄老師/國立彰化師範大學物理學系洪連輝教授責任編輯

振動(vibration)是一種週期性的運動,也就是經過一定時距後會重複的運動。而簡諧運動即是振動的一種特殊形式。在真實的世界中,所有振動體的運動 都將因摩擦力而逐漸減緩進而停止;因此,我們需要藉由加入能量來維持物體的振動。不論如何,我們通常考慮其為一理想狀態──力學能在此系統中是守恆的;換言之,物體將無限期地振動。

單擺 (Simple Pendulum)

單擺(Simple Pendulum)
台北市立第一女子高級中學陳柏方/台北市立第一女子高級中學黃克雄老師/國立彰化師範大學物理學系洪連輝教授責任編輯

單擺是一種懸掛於定點且在重力影響下往複擺動的物體。最基本的單擺可由一條繩(或竿)和一個錘所組成,繩的一端掛錘,另一端固定。

由於單擺週期是恆定的,所以可作為計時器。如果單擺在小角度 ($$\theta<5^\circ$$ 或 $$\sin\theta$$ 趨近 $$\theta$$)的擺動情況下,其擺動可視為簡諧運動。單擺週期只受擺線長度及重力加速度影響,而與擺錘質量或釋放時擺線的角度無關。

假想力(Fictitious Force)

假想力(Fictitious Force)
台北市立第一女子高級中學林妏霙/台北市立第一女子高級中學黃克雄老師/國立彰化師範大學物理學系洪連輝教授責任編輯

何謂假想力?
假想力顧名思義就是假的力,也就是事實上並不存在,但是為了方便解釋某些概念或為了方便解題時,所引進的一種概念。

大家都知道牛頓第二定律,但是有沒有真正去想過它的適用時機呢?事實上,牛頓第二定律僅適用於慣性座標系──亦即不受淨外力的物體,保持靜止或等速度運動──,但是世界上絕大多數的物體在運動時都不是維持等速度運動,而是處於加速座標系中。假設現在有一個觀察者和物體在同一個加速座標系上,也就是和物體一起運動,那麼他所觀察到的物體便是靜止不動的,可是對外面的觀察者而言,物體作加速度運動所受淨力並不為零。

質點系統的總動量(Total Momentum in the System of Particles)

質點系統的總動量(Total Momentum in the System of Particles)
基隆市立暖暖高級中學物理科張志康老師/國立彰化師範大學物理學系洪連輝教授責任編輯

動量指的是物體本身的運動狀態,其數學式可用下式表示:

此外,動量具有方向性,若欲考慮多個物體組成系統的總動量,就必須以向量的加法做處理。所謂「質點系統的總動量」,顧名思義,那就是科學家們將各個質點的動量加總後,所得的整體系統之動量量值。以「質點系統的總動量」來描述系統的運動狀態,不但可以簡化複雜系統內部的行為,亦可採用簡單的「總動量、總質量」等物理量對系統加以詮釋。相關概念如下:

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