圖 5-1 海洋公園的過山車

1.

過山車 I
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2.

過山車 II
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你有沒有坐過海洋公園的過山車?卡車高速拐彎, 再在高空中轉了一圈又一圈,可真刺激。你可能以為過山車需要摩打推動,才能拐彎又轉圈。事實卻不是這樣。 當過山車被機械拉上首個最高點之後,它便開始自己滑行。那麼,究竟是什麼使它繼續運動呢? 秘密就在於勢能和動能的互相轉換。

我們可從能量的角度解釋過山車的運動。卡車從最高點滑下來,它的勢能轉換成動能。 所以,它向下運動得愈來愈快。如果我們理想地假設沒有能量被摩擦力消耗掉,那麼根據能量守恆的原則, 勢能的減少就會和動能的增加相等。當卡車上了另一個高點時,動能便轉換成勢能,車子因而減速。卡車一上一落之時,它的勢能和動能不斷互相轉換,但是卡車的總能量是不變的,即勢能和動能之和是固定的。

可是在現實中卡車和軌道之間必然存在摩擦力,所以當卡車行走時,能量會不斷耗散成熱。 為此,第一個高點必需是最高的一個,否則卡車將沒有足夠的能量去完成接下來的旅程。


 Flash動畫:過山車的運動

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