哈囉

你曾經去過游泳池嗎？

你是否注意到「泳道」有不同的長度呢？

在國際賽事中

官方認定的標準泳池分成兩種

一種是短泳道

全長為25公尺

另一種是長泳道

全長為50公尺

讓你猜猜看

若是同一位頂尖的游泳選手

在這兩種泳道中參加50公尺自由式競賽

請問他的比賽成績在何種泳道中會比較快呢？

還是

你認為不會有區別？

研究發現

在短泳道的競賽成績平均而言會顯著優於長泳道喔！

請你再猜想看看

這其中是什麼原因呢？

為了回答這個問題

讓我們更仔細的來看在這兩種不同長度的泳道中

游泳過程會有什麼差異

你注意到了嗎？

在短泳道中

選手中途會經過一次「轉身蹬牆」的動作

正是這個動作帶來顯著的差異喔！

蹬牆時

雙腳會對牆作向後的施力

藉此得到來自牆面的向前作用力

而獲得向前加速的助力

在這個情境中

人的腳是「向後」施力

人卻獲得「向前」的力量

由此顯示有兩個力同時出現、卻有不同的方向

這就是牛頓第三運動定律所稱的

「作用力與反作用力」

我們藉由這個游泳蹬牆的例子

進一步來檢視作用力與反作用力的特性

由畫面中的箭頭長短與方向

可以看到作用力與反作用力的

大小是相等的

方向是相反的

且作用在同一直線上

若用生活中更常見的「擊掌」經驗來看

在與朋友擊掌時

你和對方的手心同時感受到來自對方的力

這兩個力的大小會是一樣大的

方向卻剛好相反

你對他施的作用力會指向他

來自他掌心的反作用力會指向你

同時

作用力與反作用力之間還有個巧妙的關係

提示你

可以從「施力者」與「受力者」的角度來思考看看喔！

以游泳蹬牆的例子來看

作用力的施力者是人

受力者是牆

而反作用力呢？

反作用力的施力者變成是牆

受力者是人

經過這段分析

你應該也注意到了

作用力與反作用力的「施力者」與「受力者」會剛好顛倒喔！

那麼

放在桌面上的書

受到來自地球向下的吸引力

請問這個力的反作用力應該是什麼呢？

有些人可能會直覺想到：

反作用力的方向要和作用力的方向相反

那麼應該就是桌面對書本的向上支撐力吧！

這個說法會有什麼問題呢？

雖然

方向的判斷是對的

但是這兩個力並不符合「施力者」與「受力者」會剛好顛倒的關係

所以

桌面對書本向上的支撐力

並不是書本所受重力的反作用力喔！

我們應該把書本所受重力的施力者

「地球」

受力者「書」相對調

會得到反作用力的施力者是「書」

受力者是「地球」

代表反作用力應該是地球受到來自書本的萬有引力才對唷！

讓我們來總結一下這支影片的學習內容

牛頓第三運動定律的內容是

每一個作用力

都同時會有反作用力的存在

作用力與反作用力會有

大小相等

方向相反

作用在同一直線上

施力者與受力者剛好顛倒的特性

此外

由上述的特性

我們也可以推論

作用力與反作用力會具有相同的性質

例如：

地球施予書的萬有引力

其反作用力是書對地球的萬有引力

這兩力都屬於「萬有引力」

走路時

腳施予地面向後的摩擦力

同時地面施予腳向前的摩擦力

這兩力都屬於「摩擦力」

在其他的例子中

不論是繩張力、正向力、電磁力等等各類型的力

都會看到作用力與反作用力具有相同的性質

在結束前

我們來思考一個與牛頓第三運動定律相關的問題

檢驗自己對這部影片介紹的概念是否都能掌握

哥哥拉著妹妹的力

施力者是哥哥

受力者是妹妹

對妹妹而言是一個往前的拉力

所以應該是一個朝向前方的力量

反作用力的標記

依據「大小相等、方向相反、作用在同一直線上」的原則

就是與圖上作用力呈一百八十度反向的等長箭頭

你答對了嗎？

最後

邀請你應用今天所學

重新審視自己游泳的動作是否為最有效率的姿勢？

常見的自由式游法

我們的手臂動作可分成直臂與曲臂

哪一種手部划水方式

可以讓我們對水的施力更有效反饋使人往前呢？

這個問題就交給你思考看看囉

我們下次再見

bye bye～