彈力與正向力
- 觀念物理
- 撰文者：張慧貞
- 發文日期：2017-04-01
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藉由本單元，讓我們一起探討「彈力」與「正向力」這兩種常見但又很難理解的力之性質與功能，包含「力」的來源、大小、方向、效果、及使用限制…等。
小試身手
1~6題: 以手向下壓住一個彈簧後釋放，使此彈簧彈起的過程，可分解為4個階段(如圖1~圖4所示)，試判斷各個階段，此彈簧系統之受力關係，包含F手 (手下壓之力)、Fg(重力)、N(正向力)、Fsp (彈力)。
1. 使彈簧彈起的是哪一個力？
(A) 彈力 (B) 重力 (C) 正向力
2. 承上題，第(i)瞬間，「手壓彈簧，系統靜置於桌面」時，下列何者正確?
(A) F手 > N -Fg (B)F手 < N -Fg (C) F手 = N -Fg
3. 承上題，在第(ii)瞬間，彈簧伸展時
(A) N > Fg (B)N < Fg (C) N = Fg
4. 承上題，在(ii)及(iii)瞬間，彈簧系統之質心加速度方向應各為何?
(A) (ii) (iii)均向上 (B) (ii)向上、(iii)向下 (C) (ii)向下、(iii)向上 (D) (ii) (iii)均向下
5. 承上題，在第(iii)之彈升過程中，合力應
(A)向上，並保持定值 (B)向上，但逐漸減小 (C)向下，並保持定值 (D)向下，但逐漸增大 (E)保持為零
6. 承上題，在(iv)之瞬間，彈簧系統質心之速度及加速度，方向應各為何?
(A)速度向上、加速度向下(B)速度向上、加速度為0
(C)速度向上、加速度向上(D)速度=0、加速度向下(E)速度=0、加速度=0
圖5：斜坡秤重
7. 某人分別在平地上，及斜坡上秤重(如圖5)，則何者較重？
(A)平地時較重 (B)斜坡時較重 (C)兩者等重 (D)不一定
8. 某人分別站在硬地板上，及毛茸茸的厚地毯上秤重，則何者較重？
(A)硬地板時較重 (B)地毯時較重 (C)兩者等重 (D)不一定
圖6:電梯內秤重
9. 某人在電梯內秤重(如圖6)，則正在上升或下降的電梯，何者所秤得較重?
(A)上升時較重 (B)下降時較重 (C)兩者等重 (D)不一定
10. 一太空人在太空站，呈現「失重」的狀態(如圖7)，已知地球半徑為6400 km，太空站距離地面的高度為350 km，則「失重」的原因是以下哪一(些)力為零?
(A) 重力 (B) 合力 (C) 向心力 (D) 正向力 (E) 重力及合力
11. 承上題，此太空人一共受到幾個外力作用？
(A) 0個 (B) 1個 (C) 2個 (D) 3個 (E) 4個