慣性與摩擦 (I)
- 觀念物理
- 撰文者：張慧貞
- 發文日期：2016-12-01
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讀過物理的人，都能琅琅上口的「慣性」與「慣性定律」，究竟是什麼意思呢？「慣性」是一種作用？一種狀態？還是一個物理量？適用的例子又有哪些？為了要釐清其中的來龍去脈，還需對「摩擦力」有所了解。本專欄將透過連續兩單元的實例測試與剖析，讓我們好好地一探「慣性」與「摩擦」的究竟。
小試身手
(以下所有試題皆忽略空氣阻力)
1. 圖1a顯示以手握住灌水後之汽球，並使汽球靜止懸在空中。圖1b則為汽球剛爆破後瞬間所拍到的照片。試問圖1a時汽球(不含水)所受力圖，包含以下哪些力？(i)汽球之彈力(ii)水之重力(iii)水向外之推力(iv)手的拉力
(A) i, ii, iii, iv (B) i, ii, iv (C) i, iii, iv (D) ii, iii, iv (E) iii, iv
圖1a：靜止的水球 圖1b：氣球爆破瞬間
2. 承上題，圖1b的瞬間，汽球已破但其內(大多數)的水，仍維持原來的形狀，則此時哪些物理量為零？(i) 水受的合力 (ii) 水的速度 (iii) 水的位移 (iv)水的慣性
(A) i, ii, iii, iv (B) i, ii, iii (C) i, ii (D) ii, iii (E) iii, iv
3. 承上題，圖1a與圖1b，何者適用牛頓第一運動定律？
(A)只有圖1a (B)只有圖1b (C)兩者皆適用 (D)兩者皆不適用
4. 一保齡球意外地從飛行中的飛機上掉下(如圖2)，從地面上觀察球運動最可能的軌跡，應為圖中(A)~(E) 選項的那一項？
圖2：球的軌跡
5. 有一傳輸帶以等速率v運作，將一木塊放在傳輸帶上，經過一段時間後，當木塊與傳輸帶保持相等速率前進(如圖3)，則此時木塊所受摩擦力方向應為
(A)向左 (B)向右 (C)摩擦力為零
圖3：木塊的摩擦
6. 為了使鐵鎚卡緊，可以向下敲把手(如圖4)，則往下敲的瞬間(敲擊到卡緊之前的過程)，「鎚頭」的加速度應如何？
(A) 加速度向上 (B) 加速度向下 (C) 加速度為零 (D) 以上皆非
圖4：鎚頭卡緊
7. 承上題，過程中「鎚頭」所受的合力應如何？
(A) 合力向上 (B) 合力向下 (C)合力為零 (D) 以上皆非
8. 承上題，過程中「鎚頭」的慣性應如何？
(A) 慣性向上 (B) 慣性向下 (C) 慣性為零 (D) 以上皆非
9. 一鐵球繫在一條弦上，並繞著水平面作圓周軌道旋轉(如圖5)，若弦突然斷裂，則弦斷裂後球將沿圖上(A)~(E)之那一條軌跡運動?
圖5：斷繩後的軌跡
10. 從圖6中水車的漏水現象，可推測出水車目前的狀態應該為何？
(A) 必為靜止 (B) 必為等速度運動 (C) 可能靜止或等速度運動 (D) 以上皆非
圖6：水車漏水
延伸閱讀：慣性與摩擦(II)