在刺激、劇烈的運動比賽中 常常可以看到因為施力去改變自己與他人的運動狀態 像日本的相撲比賽時 可以觀察到別人的力可以推動自己身體 游泳比賽中 游泳選手在比賽開始利用蹬牆 得到快速前進的優勢 短跑競賽中 短跑跑者利用起跑架的反作用力也可以更快速前進 這都說明施力可以改變物體的運動狀態 但如果是自己用自己的左手推右手時 或是用手推自己的身體 變得無法影響自己身體的運動？ 為什麼自己無法推動自己 必須要利用地板給腳的力 才能夠前進 改變自己的運動狀態呢？ 別人給自己的作用力和自己給自己的作用力 造成的效果完全不同 是不是還有什麼是我們沒學到的呢？ 一起來看看吧 回到之前談到的牛頓第二運動定律 事實上我們在分析時需要先釐清分析的對象是誰 分析的對象稱為「系統」 所以式中的力會作用在「系統」 產生運動狀態的改變 也就是對動量產生變化 但是這些作用力有可能是系統內部的作用力 或系統外來的力 故我們通常會將作用力分為系統內力和系統外力 舉例說明 火車從車站開始離站加速啟動 如果我們選取整個火車頭和車廂為系統 火車頭拉車廂的力或車廂拉火車頭的力 是在系統的內部屬於「系統內力」 地面對火車車輪的摩擦力 火車前進時受到的空氣阻力是在系統的外部屬於「系統外力」 我們可以從火車的例子中發現 如果力是在系統的內部 火車頭拉車廂的力與車廂拉火車頭的力 因為大小相同、方向相反 作用在同一個系統上 造成的效果恰好抵銷 不會影響火車頭和車廂的整體運動行為 但是如果是來自系統外的力 地面對火車車輪的摩擦力 火車前進時受到的空氣阻力 就會對火車頭和車廂的整體運動行為造成影響 影響到系統運動狀態 可見我們在考慮牛頓第二運動定律時 只需要考慮系統外力對運動狀態造成的影響 系統內力不對系統整體運動造成影響 回到最初的討論 一起來練習判斷在這些不同的運動中 哪些力是屬於「系統內力」和「系統外力」吧 在相撲比賽中 若分析和選取的對象為自己 別人的力屬於「系統外力」 可以推動自己 並對自己的運動狀態產生影響 在游泳比賽中 若分析和選取的對象為游泳選手 游泳選手蹬牆讓自己更快速前進 牆對游泳選手的反作用力就是屬於「系統外力」 會對游泳選手的運動狀態產生影響 在短跑競賽中 短跑跑者利用起跑架的反作用力也可以更快速前進 若分析和選取的對象為短跑跑者 起跑架對短跑跑者的反作用力就是屬於「系統外力」 會對短跑跑者的運動狀態產生影響 如果是自己用手推自己的身體 好像自己無法推動自己 影響自己身體的運動狀態 必須要利用地板給予腳的反作用力 才能夠讓自己前進 這樣的現象如果我們分析的系統是自己身體 手對身體的力和身體對手的反作用力屬於「系統內力」 而且因為兩個力大小相同、方向相反 如果考慮的系統包含手和身體 則這兩個力對系統造成的效果恰好抵銷 沒辦法影響自己的整體運動行為 但是地板給予腳的反作用力 屬於「系統外力」 就會影響自己的整體運動行為 這也是我們走路多數都依靠地板給予腳的反作用力 造成運動的加速度讓自己可以前進 學會「系統內力」和「系統外力」 我們從下面這個例子練習判斷看看吧 我們也可以想像 有一個提著公事包的上班族 搭乘手扶梯前進 如果將上班族和公事包當作我們分析的對象 哪些力是「系統內力」？哪些力是「系統外力」呢？ 如果以上班族和公事包當作我們分析的對象 上班族拉公事包的力、公事包拉上班族的力就屬於「系統內力」 不會因為這個力影響系統整體的運動 手扶梯給予上班族的力就屬於「系統外力」 會影響到系統整體的運動 推動上班族的前進 我們今天一起學到 可將系統受到的力分為系統內力與系統外力 僅有系統外力會對系統的整體運動造成影響 系統內力不會對系統的整體運動造成影響 利用系統內力和系統外力的分析 讓我們更容易對運動進行分析 最後想一想 利用手推牆壁讓自己向後反彈 如果分析自己為系統 牆壁給手的力屬於系統內力或是系統外力呢？ 歡迎分享你的想法 我們下次見囉 bye bye