還記得我們在前面介紹重心的影片中提到的

不倒翁跟平衡鳥嗎？

不論是不倒翁還是平衡鳥

都是處在平衡的狀態

如果想要自己做一個不倒翁

或是平衡鳥的話

成功的關鍵原理是什麼呢？

那就是平衡

但是今天想要做出維持平衡的不倒翁玩具

我們就必須要先了解平衡的種類

首先我們可以看到在畫面中

這兩顆小球所在的位置

大家可以想像一下

如果今天我們稍微推動一下甲小球

你覺得在推動甲小球之後

甲小球最後會在哪裡呢？

那如果改稍微推動一下乙小球

你覺得在推動乙小球之後

乙小球最後會在哪裡呢？

在平衡的種類上

因為甲小球最後都會回到他原本的位置

所以我們稱甲小球是處在穩定平衡的狀態

但是乙小球微擾一下

最後無法回到原本的位置

所以我們稱乙小球是處在不穩定平衡的狀態

同理

如果今天我們改成一個圓椎形的交通錐

當交通錐擺成這兩種方式

同學們認為哪一個交通錐會穩定不動？

又哪一個會不穩定倒下呢？

相信同學們都能判斷出來

左圖的擺法很穩定

右圖的擺法會倒

但這是為什麼呢？

這邊我們來複習一下

上一個單元提過的重心概念吧

同學們還記得什麼是重心嗎？

重心的定義是指

物體整體重量視為集中在一個點

我們可以用這個點來代表

所有質點重力的總和

意思就是說

今天小女孩可以藉由找到一個點

來表示小女孩自己整個的重量

而且當我們將物體的重心擺在支撐點的上面

就能達到平衡的狀態

而交通錐很明顯的他的重心大概在這裡

當我們把交通錐分別這樣擺放

重心位置的確都在支撐點上方

但是左邊這個交通錐重心比較低

右邊這個交通錐重心比較高

同學是不是可以立刻聯想到

剛剛的甲乙小球了呢？

原來是重心比較低的物體

容易達到穩定平衡

反之重心比較高的物體不容易穩定平衡

同學們是不是就能理解

如果想要自己做出成功的平衡鳥

或不倒翁的話

就是要設計讓它們的重心比較低呢？

那什麼是質心呢？

質心是將物體的質量視為集中在一個點

所以質心的質量就是物體

各部位的質量總和

質心可以用來代表物體整體的運動

比如我們不論是丟一顆棒球

或是丟一隻棍子出去

我們都可以藉由觀察棒球

或是棍子的質心

看到他們都在做拋體運動

雖然棍子在這過程中是邊旋轉

邊做拋體運動

但是我們可以觀察到

棍子其實就是繞這個一個點轉動

而這個點只是單純做拋體運動

並不會轉動

這個不會轉動的點

其實就是棍子的質心

你們可能會疑惑

重心和質心不就是同一點嗎？

回想一下

重心是物體重量視為集中在一個點

質心是物體質量集中在一個點

所以他們概念上只有質量和重量的差異

那質量和重量是一樣的嗎？

同學們回想一下

重量和質量的關係是什麼？

很棒

相信同學們都想起來

重量等於質量乘以重力場強度

從公式顯然可以知道

質量與重量是不一樣的物理量

當一樣質量的兔兔跟熊熊

在地球上分別坐在一個蹺蹺板上的兩端

因為在地球表面附近的重力場g值

大約都是一樣9.8公尺每秒平方

那他們共同擁有的

重心與質心就會是同一點

而且在蹺蹺板的正中央

但是如果這個蹺蹺板長度很長

長到有一邊在離地球表面更遠的月球上

而兩端的兔兔跟熊熊

他們倆分別所在的重力場就不一樣了

月球的重力場強度只有地球的六分之一

大約是1.63公尺每秒平方

在這種情形下

一樣質量的兔兔跟熊熊

共同擁有的重心與質心就不會是同一點了

在外太空

因為大多是失重、無重力的狀態

如果我們要去研究雙星運動的話

取重心就有難度

但利用找出雙星的質心位置

就能幫助科學家進一步分析

其運動型態等較難的問題

我們來複習一下今天的課程重點喔

重心低的物體

較容易處在穩定平衡的狀態

反之

重心較高的物體較不穩定

用一個點代表物體整體質量集中的地方

稱為質心

質心的運動可以代表系統整體的運動

在地表附近

一般物體的重心與質心在相同的位置

最後來請你想想看

在地球上有什麼物體是

重心跟質心可能不一樣的呢？

請從下列選項中挑一個吧

想到了嗎？

答案是「101大樓」

為什麼呢？

歡迎留言分享

試著解釋看看吧

那下一回我們就要帶領大家

如何利用公式找到系統的質心位置喔

bye bye