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磁浮飛碟

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周祥順｜海洋大學光電學研究所

磁浮飛碟玩具包含一個磁性基座，一個塑膠托片、與一個飛碟。以姆指與食指緊握飛碟，將其置於基座中心托片上，保持水平，用力轉動。將托片緩慢抬起3至4公分，飛碟即離開托片飄浮在空中。

磁浮飛碟構造很簡單，基座上端中心為磁鐵南極，中心以外區域為北極。飛碟底端為磁鐵北極。因此基座中心對飛碟施吸力，中心以外區域對飛碟施斥力。在基座中心正上方，磁吸力及磁斥力分別為垂直向下及垂直向上，且與重力沿同一直線。在距離基座中心3至4公分處，重力與磁吸力的和等於磁斥力，飛碟所受合力及力矩為零。因此飛碟保持平衡，飄浮在空中。

為什麼要使飛碟轉動呢？因為飛碟必須保持水平才可飄浮在空中。飛碟底面積很小，靜止時無法保持水平。飛碟轉動時產生轉動慣性。在「旋轉椅」及「陀螺環」單元中，我們已介紹過慣性原理。依據慣性原理，若合力為零，則靜止物體保持靜止，平移物體以原速率沿原方向平移。若合力矩為零，轉動物體以原速率沿原方向轉動。飛碟飄浮在空中時所受合力及力矩為零，因此可保持水平沿原方向轉動。說得深入一些，飛碟轉動時產生角動量。依據角動量守恆原理，若合力矩為零，物體角動量不變。因此飛碟可保持水平沿原方向轉動。

資料提供

海洋大學光電科學研究所周祥順教授
E-mail：hschou@mail.ntou.edu.tw

浮(2) 角動量(7) 慣性運動(10)

磁浮飛碟

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