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高空腳踏車

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。
 
 

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。

 

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「高空腳踏車」
標籤 標籤:
簡諧運動(1)複擺(1)
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