在學過牛頓第二運動定律後 你應該已經能掌握 當物體只受到 一個力作用的情況下 物體受力之後的表現 而在這部影片中 我們將進一步討論 更接近真實的情況 也就是當一個情境中 有多個力作用 應該如何分析 物體的受力情形呢？ 現在這個畫面中 有哪些力存在？ 請你按下暫停 仔細分析 數數看 總共有幾個力呢？ 請問你數出幾個力呢？ 首先 我們把所有注意到的力 全標記出來 有媽媽、哥哥、妹妹、 氣球、小鳥所受的重力 三人踩在地面上 會受到來自地面的正向力 和摩擦力 妹妹與哥哥拉著手 媽媽與哥哥拉著手的地方 有相互作用的正向力 妹妹手握著氣球的絲帶 會受到來自絲帶的繩張力 氣球也受到來自絲帶的繩張力 以及空氣浮力 飛翔的小鳥還受到空氣阻力 光是只標記出我們曾經學過的 常見的力加總起來 就可以找到19個力 如果考慮與地板之間的反作用力 那就又可以找到更多的力了 你有多列出什麼力 或少注意到什麼力呢？ 由這個例子 你應該會感覺到 原來分析多個力作用的情境 並不簡單 而且 如果少考慮幾個力 分析出來的物體運動狀態 可能就會與實際情況全然不同了 例如： 有些同學可能會忘記 考慮重力的存在 試想 這一家人 若是在一個沒有重力的環境 那他們現在應該正在飄浮吧 要怎麼做 才能讓每次的分析不會有疏漏呢？ 讓我們一起來學習 分析力圖的訣竅吧 首先 請你觀察一下圖上的這19個力 你應該會發現 有的力作用在媽媽身上 有的在哥哥、妹妹 或鳥的身上 為了簡化分析 我們只要列出其中 有「關鍵影響」的力就可以了 也就是作用在 我們所關心的物體身上的那些力 例如 現在要分析妹妹的受力運動狀態 就把焦點放在妹妹身上 忽略作用在其他物體上的力 你會發現 實際上我們只要能找出 圖中的這5個力就可以了 其他的力 並沒有作用在妹妹身上 所以不會影響妹妹的運動狀態 從考慮19個力 變成只要考慮5個力 問題是不是就簡單許多了？ 所以遇到要分析 有多個物體、 多個力存在的情境時 先別著急畫出所有的力 而是要思考 此時討論的焦點是什麼 只考慮這個物體的受力即可 你可能會想問 我知道要討論的對象是妹妹 但我還是會擔心自己 遺漏某些她所受到的力 要怎麼辦呢？ 會有這樣的懷疑 代表你在列出這些力的時候 可能沒有一套嚴謹的邏輯來分析 而是想到什麼、就寫什麼 這樣就可能讓我們 對自己所分析的結果沒有信心 以圖中的妹妹為例 要如何有邏輯的分析呢？ 首先 我們曾經學過所有的力 可以被歸納成兩種 超距力與接觸力 在平時生活中 唯一會受到的超距力就是重力 所以我們可以在圖上 標記出重力 而其他的超距力 如：電力、磁力 生活中比較少會接觸到 在此可以略而不計 接著 再把妹妹所受的接觸力 也標記出來 依照「接觸力」的特性便知道 只有在妹妹與其他物體 有相「接觸」的位置上 才可能有接觸力的存在 所以先在圖上 圈出妹妹與外界相接觸的點 包括與地面相碰的腳底、 與哥哥牽手的手掌、 握著氣球絲帶的另一隻手 最後 再針對這幾個點 分析妹妹在該點 可能受到哪些接觸力 就可以完成嚴謹 而不怕遺漏的力圖分析囉 讓我們來總結一下 這支影片的學習內容 當我們要處理一個有多物體、 多力作用的情境 首先 需要判斷討論的主體是哪個物體 後續的分析 就只要考慮 作用在主體上的力就好 其餘未作用其上的力不用考慮 接著 分別列出 主體所受到的超距力與接觸力 一般情況下 超距力只需考慮重力 而接觸力則需要找出主體 與外界物體 有接觸的所有接觸點 分別考量每個接觸點上的受力 經過上面的步驟 我們就可以把物體的受力 完整列出來了 現在 來嘗試應用 剛剛介紹的這套力圖分析流程吧 請問 圖中的狗受到哪些力的作用？ 你可以再次按下暫停 先自己分析看看 再與後面的解析作核對 第一步 判定討論的主體就是圖中的狗 也代表 狗主人的受力 不在我們考慮的範圍 第二步 列出這隻狗所受到的超距力 也就是重力 以及圈出牠與外界的接觸點 在這張圖中 接觸點有兩個 分別是腳底與脖子 在腳底處 我們可以列出 牠可能受到來自地面的正向力 與摩擦力 而在脖子與繫繩的交界處 則會受到繩張力 因此 這隻狗總共受到1、2、3、4 共四個力的作用 你答對了嗎？ 有些人可能還會想 「是狗的主人在拉著這隻狗呀 所以狗主人的手 也有對狗作用力 加上這個力的話 應該有五個力」 這個想法是有問題的喔 從圖上我們可以看到 狗的主人 並沒有直接接觸這隻狗 他實際上是把力量作用在繩上 而透過繩子 才將力量作用在狗的身上 也就是說 當我們前面在考慮 繫繩與狗之間的繩張力時 就已經把狗主人的作用效果 計算進去了 此時就不能重複多算一次 狗主人的施力 現在 你應該已經懂得 如何列出物體所受的所有力 那接下來呢？ 這些力的合力作用 結果要如何分析？ 物體受力的加速度有多大？ 這些問題我們會在下一部影片 繼續介紹 趕快往下看下去吧