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天下文化首頁 主題 比薩斜塔屹立不搖的原因是...
科學自然

發表日期

2018.12.04

關鍵字

科學自然
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文章摘錄自

觀念物理2
本書延續《觀念物理》第1冊牛頓的力學講義,接著探討我們每天都會碰見的圓周運動與轉動力學,以及如何由重...
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比薩斜塔屹立不搖的原因是...



圖片來源:摘自《觀念物理2》

如圖所示,把一個鉛錘釘在重木塊的中心,然後傾斜這木塊,直到木塊翻倒為止。你可以看得出來,當鉛錘線超出木塊的底座時,它便開始翻覆。

物體會翻倒的規則是:當重心仍然位在支承面的上方時,物體會保持直立狀態;當重心落到支承面以外的區域時,物體就會翻倒了。

比薩斜塔之所以還沒有倒,就是因為它的重心還沒有超出底面的關係。如圖所示,由重心處往下畫的一條垂直線,仍然落在底面內,所以比薩斜塔迄今已經矗立了幾世紀仍不墜。若它再多傾斜一點兒,使重心超出底面之外的時候,比薩斜塔就會倒了。

支承一個物體的底座(或底面),不一定都得是實心的固體。如圖所示,椅子的四隻腳所圍出來矩形面積,就是那把椅子的支承底面。實際上來說,若比薩斜塔的傾斜角度變大的話,我們可以在比薩斜塔旁邊豎立起支承用的柱架,它的功用就是創造新的支承底面。只要重心位在支承底面之上,物體就能保持不墜。

你一定試過把長柄掃帚倒立,讓掃柄抵在手掌上試著去平衡它吧!這時支承底面很小,且也遠低於重心,所以很難保持平衡。不過,在經過一些練習之後,你就會學會怎麼去控制你的手,讓它能夠準確地跟著重心移動。你所學會的技巧,正是不多不少地對些微的重心變化做出恰當的反應。

同樣的道理,在火箭發射升空時,高速電腦的精確計算可幫助沉重的火箭直直升空。電腦將各個噴嘴的點火規格化,以準確控制及校正,就像你的大腦會調節你手腳的移動好平衡倒立的掃帚那樣。這兩種「技藝」都是非常驚人的。

【書籍資訊】
《觀念物理2》

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