Page 34 - 遠端守護居家/建築, 無線調校啟動智慧新生活
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DESIGN FEATURES
圖3‥氣流的存在使得轉動中的球發生偏移。
有些時候,外力對物體的作用 非常快速,此時很難準確地描述整 個系統的表現,這是因為它們的速 度太快了。舉例來說,棒球員用球 棒擊球的情況下,球棒施在球上 的力會快到難以分析。正因如此, 我們必須使用衝量定理(Impulse theorem)。從以下等式可以看出, 衝量是施加在物體上的平均作用 力與此力作用時間的乘積‥
在一段時間中施加在物體的 外力衝量等於該物體的動量變化 量。衝量和平均作用力都是向量, 也就是具有方位和方向等特性。 時間則是一個純量數值。衝量的 單位是‥
或是
圖4‥棒球手套作負功來接住球。
從衝量定理可以看出,衝力 這種作用時間很短但強度很高的 力和作用時間較長但強度較小的 力,都可以造成相同的速率變化。
負功
負功(negative work)在外力 與位移的方向反平行時最大。棒球 手套把球擋住時,手套施加的力和 球的移動方向相反。棒球手套在接 住球時(圖4)會作負功‥
從以下公式可看出,棒球手套 施力停球所作的功,等於球本身動 能的變化量‥
其中‘v’指的是速度。球也會 對手套施加一個大小相等、方向相 反的力,因此會作一樣大的功,但 它是正功。讓我們應用這個定律: 假定有一顆質量(m)為140公克的
衝量定理
棒球正以每秒32公尺(m/s)的速 度(v)移動。這顆球被球員接住時 讓手套移動了25公分。請計算球 施加在棒球手套上的平均作用力。
結論
棒球運動中的物理學涉及非 常複雜的概念。球員與球具的所 有動作都依循著牛頓等天才所寫 下的精準定律。這方面的主題還 有很多值得討論之處。現有的教 材雖然不可勝數,但結論十分清 楚‥在自然界中,無論是人類還 是其他動因所引起的任何行為都 受到用於描述其特性的數學公式 所掌管。
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