簡諧運動，機器人高空擺動不傾倒

老師手中有一個機器人，機器人正在騎高空腳踏車，腳踏車的車輪立在細線上。車輪下方懸吊一個重物，對機器人施力使其傾斜，機器人會來回擺動但不會傾倒。為什麼機器人會來回擺動而不會傾倒呢？

車輪與細線的交點是高空腳踏車的支點，支點下方懸吊重物，因此腳踏車重心在支點下方，重心在支點下方的物體構成複擺。當複擺重心在支點正下方時 ，重力通過支點，重力相對於支點的力矩為零，此時複擺處於平衡位置。若複擺沿逆時針方向轉動，重心偏移，重力矩會使複擺沿順時針方向轉動回到平衡位置；反之，若複擺沿順時針方向轉動，重力矩則會使複擺沿逆時針方向轉動回到平衡位置。此外，複擺與單擺相同，重力矩都與傾斜角成正比，所以複擺會像單擺一樣做簡諧運動。因此對機器人施力使其傾斜，機器人會來回擺動但不會傾倒。

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海洋大學光電科學研究所 周祥順 教授
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