回力罐滾動的距離
以九個壹元硬幣為最佳. 2外掛橡皮筋
鋪設不同地面以改變摩擦力
當纏繞橡皮筋數為三條時效果最好
在木板地面滾動及回力較好. 3回力罐的材質以用1500CC之保特瓶時
其滾動距離較好. 4回力罐側面兩孔間的距離不同的實驗中
以直徑7公分的效果較好. 5重物吊掛位置不同
如圖五時
效果較好. 二
研究動機: 小時候去參觀文化中心的古玩展
發現了壹種丟出去後竟然能夠自己滾回來的神奇罐子——回力罐
我們非常好奇
不知道它是怎麽辦到的
於是
我們這壹組希望研究它
以解開謎團. 三
研究目的: 1在中心點的重物重量不同
是否影響滾動的距離 2回力罐表面的摩擦力如果不同
是否影響滾動的距離 3使用不同的材質做回力罐
滾動的距離是否不同 4側面的兩孔距離不同
是否影響滾動的距離 5重物吊掛位置不同
滾動的距離是否不同 四
實驗器材: 1制作材料:壹元硬幣
鐵罐×2(麥香奶茶)
保特瓶×6(多喝水1500㏄)
橡皮筋×1包
透明膠帶
P.V.C.絕緣膠帶
衛生筷 2制作工具:熱融膠槍組
焊槍
美工刀
剪刀
鉗子 3測量工具:鐵卷尺
自制斜坡
電子秤 五
研究過程 (壹)回力罐的制作 1將兩個寶特瓶的前端切除
並以膠帶封住開口. 2在旁邊挖兩個相距5公分的小洞. 3將橡皮筋固定在保特瓶上(見圖壹). 回力罐簡易圖 圖壹:自制回力罐簡圖 (二)自制斜坡的制作 1將珍珠板裁出50cm×14cm的大小 2量出回力罐的寬度 3用厚紙版在上方加設固定回力罐的地方 30 自制斜坡簡易圖 (三)實驗壹:回力罐吊掛不同重物時與距離之關系 1找壹空曠平坦處
架設好斜坡
調整斜角30度. 2依次將5個
8個
9個
10個壹元硬幣
分別用膠帶固定在回力罐重心 3將回力罐由斜坡最邊線放置滾下. 4測量第壹次滾向前的最遠距離與第壹次滾向後的最遠距離. 5重復上述步驟5次
求取其平均值. (四)實驗二:外掛橡皮筋
不同地面
以改變摩擦力時與距離之關系 1在回力罐的外側分別加上2條
3條
4條與5條橡皮筋 2將不外加重物的回力罐
由斜坡最邊線放置滾下. 3測量第壹次滾向前的最遠距離與第壹次滾向後的最遠距離. 4重復上述步驟5次
求取其平均值. 5改變地面性質
將斜坡分別架在光滑的玻璃
木板與鋪設砂紙之地面. 6將不外加重量的回力罐
由斜坡最邊線放置滾下. 7測量第壹次滾向前的最遠距離與第壹次滾向後的最遠距離. 8重復上述步驟5次
求取其平均值 (五)實驗三:使用材質不同罐子時與距離的關系 1使用1500CC保特瓶
600 CC保特瓶與統壹賣香奶茶之鐵罐
分別制作成不同的回罐力. 2將不外加重量的回力罐由斜坡最邊線放置滾下. 3測量第壹次滾向前的最遠距離與第壹次滾向後的最遠距離. 4重復上述步驟5次
求取其平均值. (六)實驗四:回力罐側面兩孔間的距離不同時與滾動距離的關系 1制作出側面兩孔距離分別為7㎝
5㎝
3㎝的回力罐. 2將不外加重量的回力罐由斜坡最邊線放置滾下. 3測量第壹次滾向前的最遠距離與第壹次滾向後的最遠距離. 4重復上述步驟5次
求取其平均值. (七)實驗五:重物吊掛位置不同時與滾動距離之關系 1再回力關的橡皮筋離中間交叉點 3cm
5 cm
7 cm處
固定八個壹元硬幣當重物. 2將回力罐由斜坡最邊線放置滾下. 3測量第壹次滾向前的最遠距離與第壹次滾向後的最遠距離. 4重復上述步驟5次
求取其平均值. 六
實驗結果與討論 (壹)為了讓回力罐得到同樣的推力
以減低因推力不同之誤差
因此
我們自制了壹個斜坡
讓回力罐由高處滾下.本實驗所應用之原理為: 1重力位能轉換為動能
再轉換為彈力位能
再由彈力位能轉換為動能
再轉換為彈力位能
這壹原理周而復始
使產生回力之效果
也就是簡諧運動(位能轉換動能
動能轉換為位能). 2力矩與杠桿原理:能使物體繞轉軸產生的物理量就是力矩
藉轉動而使用力矩產生力量
就是杠桿原理. 3摩擦力:物體接觸而產生抵抗運動方向的力量. (二)實驗壹:回力罐吊掛在不同重物下與距離之關系 1.原本想要利用砝碼當重物
但是
不容易 綁好且容易損壞砝碼.因此
利用較易取得以及容易固定的壹元硬幣當作重物.本來想要用棉線綁住重物
但是
棉線綁在壹元硬幣會滑動不容易固定
改用膠帶固定則費時又不易拆卸
於是
改用夾子來固定重物
而橡皮筋因不易固定
所以我們利用寶特瓶的凹槽來嵌住橡皮筋. 2.實驗壹結果發現
回力罐滾動的距離
以重物為九個壹元硬幣為最佳
但是
若超過九個硬幣
雖然穩定度增加
但是體積太大不易固定
而且摩擦力也大
反而滾動的效果差.(見圖壹) 3.重量較輕
不能固定中心點
往前滾及往後滾時
固定中心的重物會隨著回力罐而翻轉
故回來的距離也會減少.重量較重
較能固定中心點往前及往後時
雖然速度較慢
但是重物不會隨之翻轉
所回來的距離較長也比較流暢.重量如果太輕則會沒辦法回到原點
反之重量太重則會超越原點
太輕去會因重物翻轉而減少
太重也會因重量太重而減少. 重量 五個壹元硬幣 八個壹元硬幣 九個壹元硬幣 十個壹元硬幣 往前滾 155 173 180.6 162.6 往後滾 233 244 256 231 (三)實驗二:外掛橡皮筋
不同地面
改變摩擦力與距離之關系 1.當回力罐纏繞橡皮筋數為三條時效果最好.橡皮筋數不同
纏繞所產生的彈力也不同
纏繞三條以上橡皮筋的彈力雖然比較強
但是彼此間糾結的情況也更明顯
反而彈力無法全部供給給回力罐來運動. 2.在鋪設不同地面的實驗中
回力罐在木板地面滾動及回力較好.由於地面的摩擦力會影響輪子前進
若摩擦力太小
使得橡皮筋扭轉的彈力反而造成空轉
而摩擦力大的砂紙
就會使得輪子轉動慢. 3.摩擦力較小時
向前滾會加長
向後滾會跟著加長
較大時
往前會減少 往回滾會跟著減少
如果太大時
會使往前減少
而往回時會跟著減少.就速度來講
摩擦力大時速度快而摩擦力小的時候速度就會變慢. 橡皮筋數 兩條 三條 四條 五條 往前滾 167 171 153 143 往後滾 303 312.6 271.3 262.3 不同的地面 玻璃地面 木板地面 鋪設砂紙之地面 往前滾 52 183 58 往後滾 71 258 77 (四)實驗三:使用罐子材質不同與距離的關系 1.因為鐵罐不易裁剪與穿孔
所以我們在回力罐側面家中竹筷.實驗結果發現
回力罐的材質以用1500CC之保特瓶較好
由於斜坡的加速
且1500CC之保特瓶的輪周長大
扭轉圈數相同時
前進後退的距離較長. 2.鐵罐本身重量較大
導致往前滾減少
而往回時能量消耗又大
使他無法回到原點然而直徑較大的寶特瓶會釋放較多的能量所以往回較大
而直徑小的寶特瓶較容易累積能量所以往前會增加但釋放的能量較少使往回的距離減少. 瓶子種類 保特瓶1.5L 小保特瓶 鐵罐 往前滾 187.6 165.6 145 往後滾 256 220 100 (五)實驗四:回力罐側面兩孔間的距離不同與滾動距離的關系 1.在側面兩孔間的距離不同的實驗中
以直徑7公分的效果較好.側面開孔距離愈遠時
橡皮筋交叉夾角大
糾纏情形較不明顯
產生的效果較好. 側面兩孔間的距離 7cm 5cm 3cm 往前滾 186 156 137.6 往後滾 217.6 203.3 186.3 (六)實驗五:重物吊掛位置不同與滾動距離之關系 1.實驗結果發現
當回力罐吊掛重物如圖五時
效果較好.圖三
圖四僅有下滑滾動的距離
轉的橡皮筋和重物
糾纏在壹起
無法後退
而圖五可減少橡皮筋糾纏前進後退距離最大. 2.若當重物吊掛位置不同且橡皮筋皆互相纏繞時
重物同時掛在兩邊上方
以及重物分別掛在壹上壹下的實驗結果不同.重物同時掛在兩邊上方時
由於
兩邊各自累積彈力位能
會產生動能及扭力使得回力罐能滾回來;重物分別掛在壹上壹下時
由於兩方累積的位能相反
所以無法滾回來. 重物位置 如圖1 如圖2 如圖3 如圖4 如圖5 往前 134 133 86.3 87.6 180.6 往後 35 37 0 0 256 七
結論: (壹)回力罐利用罐內橡皮筋貯存運動的能量
再利用彈力回復至原來的能量
所以可以往後運動. (二)在整個回力罐實驗中可發現: 1回力罐吊掛在不同重物下
回力罐滾動的距離
以重物為九個壹元硬幣為最佳. 2外掛橡皮筋
鋪設不同地面以改變摩擦力
當回力罐纏繞橡皮筋數為三條時效果最好
在鋪設不同地面時
回力罐在木板地面滾動及回力較好. 3使用罐子材質不同與距離的關系
回力罐的材質以用1500CC之保特瓶較好. 4回力罐側面兩孔間的距離不同與滾動距離的關系
在側面兩孔間的距離不同的實驗中
以直徑7公分的效果較好. 5重物吊掛位置不同與滾動距離之關系
當回力罐吊掛重物如圖五時
效果較好.