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磁浮飛碟
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。 磁浮飛碟構造為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。 參考資料:浙江義烏宇華玩具廠磁懸飛碟說明書
 
 
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
 
延伸閱讀:
細說「磁浮飛碟」
標籤 標籤:
角動量(5)慣原理(6)浮(2)
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