陳建勳老師專區:力學遊戲【以一擋百】？ - 師範大學物理系

手上有一份南一書局提供的補充教材＜科學遊戲創意教學＞ 王德麟編撰. 裡面有一個力學遊戲【以一 ... 而非像教材上所寫的，只是單純以作用力與反作用力的關係就可以說明. 國立台灣師範大學物理系物理教學示範實驗教室(舊網站)物理問題討論區(黃福坤) 我們也針對科學教學建立開課系統:科學園,讓老師更方便運用網路科技輔助教學，歡迎教師多加利用！中學物理(維基) (學習物理不只是knowHOW更重要的是knowWHY,歡迎參考聞名全球的物理動畫,英文網頁NTNUJAVA以動畫為主) 白話物理 關鍵詞 最近天 物理名詞中英檢索 無法登入或系統功能不正常回報 討論區首頁>>物理課程相關問題(分成國中/高中/大學等區)>>陳建勳老師專區>>力學遊戲【以一擋百】？ 本區註冊且登入者方可留言 力學標題:力學遊戲【以一擋百】？ 1:陳建勳榮譽點數80點(研究所)張貼:2010-09-2113:01:33:,本留言獲[]給賞金共3點 手上有一份南一書局提供的補充教材＜科學遊戲創意教學＞王德麟編撰 裡面有一個力學遊戲【以一擋百】內文如下 操作：受試者面對牆壁站立，伸直手臂按住牆壁。

受試者身後站立數人並排成一縱列，每個人皆以相同姿勢按住前面的人的肩膀。

後面這幾個人同時出力推前面的人，想要壓扁面對牆壁的受試者，結果會...！？ 如圖： 概念說明：這個活動有趣之處，在於學生會直覺認為，由多位同儕一起用力推一個人，根本輕而易舉就可以將受試者壓在牆壁上。

但令人料想不到的是，不論後面的人如何用力向前推擠，最後近牆壁的受試者還是不為所動，驚奇效果十足。

這是因為受試者所承受的力量僅來自於其身後那個人而已，其他人的推力會受到接觸面上的反作用力而抵銷掉，並不會向前傳遞到受試者身上。

可見受試者只需要承受身後那個人的力量，只要力量不超過自己可以承受的範圍，就不必擔心被擠壓到牆邊。

應用發展：既然用推的方式可行，是否也可用拉的方式呢？更可以引導學生近一步分析這個跟拔河有什麼不同？ ------------------------------------------------------------ 我的疑問：我覺得這個遊戲似乎有些問題...(因為還不確定，所以沒找學生試過)如果是真的，那又該如何解釋，群眾暴動時，因為太多人推擠而造成的傷害呢？ 上面所描述的情況，應該是在講這種情況，如下圖：若有一外力Ｆ推擠由彈簧串聯的物體當地板是光滑的時後，則每一段彈簧的推擠力皆為Ｆ那就是這個遊戲想要描述的狀況...推擠力並不會隨著人數而改變！   但是真實情況並不是這樣吧！地板是有摩擦力的！所以我想，改成下面這個圖，或許會比較接近真實情況：當地板有摩擦時，人想往前堆東西，必須腳踢地板向後所以本身承受地面對自己的摩擦力方向向前由圖可以發現，平衡時，越靠近牆壁的人所承受的推力越大所以，最靠近牆的彈簧，將會壓得最扁這個結果，完全與上面的說明不同？！ 我在想，若真實操作時，真的看到靠牆的第一位沒被壓扁，其實是另有原因的...由上圖可以知道，平衡時，由左至右，推力將會越來越大前提是，提供推力的人，必須每一位都可以承受的住，越來越大的推力只要其中一位超過可承受的推力極限，平衡狀態將會被破壞換個情況，若其中有一位發現推力已經達到自己可承受的極限，那他就沒有餘力再施加額外的推力到下一位的身上(此額外推力即上述人踢地板向後，而自己受向前的摩擦力)也就是說，他光是撐住後面來的擠壓力，就快累死了，不能再增加推力同樣的事也發生在後面的所有人身上，光是維持手臂伸直，就已經達極限所以，達極限之後，一直到最靠近牆的那位，都還是維持相同的推力(這裡假設每個人的極限都相同的情況，否則將會破壞平衡)示意圖如下：所以這就可以解釋，為何發生暴動時，群眾的推擠可以造成嚴重的傷害因為在混亂推擠時，誰會顧慮到前面的人能否承受推力大家都往同一個方向推擠時，累加的推力，將會相當驚人所以可以看到，大家都擠成一團，身體貼著身體，如果此時前面有人跌倒，後面的人又變多擠上來，就可能會發生危險了... 至於改成用拉的方式，也可如上討論...拉力也會累加(若有餘力增加額外拉力時才行)直到累積達到極限之後，後面的人，都將承受相同的拉力了...(一樣假設每個人的極限都相同的情況，否則將會破壞平衡) 不過拔河的例子又不太一樣，因為每一個人都抓住同一條繩子，所以所有人所施加的力，全都累積在那條繩子上...(而此遊戲的施力方式，則是施加在另一個人身上)(大家應該發現，拔河與上述遊戲的差別在哪了吧！)此時就沒有所謂，累積的力量達到某人的極限力的情況，因此繩子上的力量可以累積到很大很大！印象中，好幾年前有一個新聞，台灣某縣市舉辦拔河比賽，有民眾將繩子纏繞在手上，意外發生時，連手都被拔斷了＠＠可見力量可以有多強大！ 至於推力可以累加的其他例子，像是電影中，古代戰士用木樁衝撞城門也就是類似拔河的系統，所有人的推力都累加在木樁上因此可以產生巨大的破壞力！還有，划龍舟也是類似的例子，人越多，動作越一致，船的動力越大...各位還有想到什麼例子嗎？ 結論：我覺得此實驗在人多時操作，還是有其危險性如非大家玩的很客氣，否則要是亂推，肯定會有人受傷至於原理，就像我上面說的，與每個人的極限承受力有關係...而非像教材上所寫的，只是單純以作用力與反作用力的關係就可以說明 提出一些想法，與各位分享如有錯誤，歡迎指正   2:黃福坤(研究所)張貼:2010-09-2116:01:12:[回應上一篇] 以上分析得很詳盡,我擔心的是萬一很多學生又背起來就很可惜了!還有很多人推擠時還可能包含並非力平衡狀態的狀況更容易發生危險網友可進一步思考一個彈簧兩端以F的交互作用力拉 和一端固定另一端以F的交互作用力拉兩者伸長量關係如何?若一端仍然固定串接10條彈簧後另一端仍然交互作用力是F是否整串彈簧彼此間交互作用力都一樣(每個彈簧伸長量也一樣)還是會因為串接數目增加累積而增加交互作用力??? 3:Chichi(研究所)張貼:2012-11-1112:48:43:[回應第1篇] Quote: 在2010-09-2113:01:33,陳建勳寫了: 我的疑問： 我覺得這個遊戲似乎有些問題...(因為還不確定，所以沒找學生試過) 如果是真的，那又該如何解釋，群眾暴動時， 因為太多人推擠而造成的傷害呢？結論： 我覺得此實驗在人多時操作，還是有其危險性 如非大家玩的很客氣，否則要是亂推，肯定會有人受傷 至於原理，就像我上面說的，與每個人的極限承受力有關係... 而非像教材上所寫的，只是單純以作用力與反作用力的關係就可以說明用推理的步驟，外加想像的狀況，不如去做真正的實驗。

公視的成語賽恩思節目在101年11月4日的以柔克剛單元中就有簡明易懂的力學分析。

[youtube=Zh-ZyuhLOIs]以儀器來檢驗，更具說服力。

[這篇文章被編輯過:Chichi在2012-11-1112:52:03] [這篇文章被編輯過:Chichi在2012-11-1112:52:38] 4:Chichi(研究所)張貼:2012-11-1116:20:09:[回應上一篇] 幾個人排成一排去推一個人，和只有一個人去推一個人，差別是不大的。

因為能推到受力者身上的力，就只有最前面那個人的手的肌肉力量而已。

如果第一個人手的力量不夠，後面力量太大的時候，他的手結構會撐不住，這才會垮掉。

5:陳建勳榮譽點數80點(研究所)張貼:2013-07-0521:13:20:[回應第1篇] [youtube=nAIDi5Nip64] 這個影片大約04:20有表演太極拳對抗一長人龍的推力 經過上述分析，就知道這只是單純的視覺效果罷了 如果這群人龍改成用一條繩子拉那師傅...(笑)[這篇文章被編輯過:陳建勳在2013-07-0521:13:51] 6:Chichi(研究所)張貼:2016-05-0922:30:45:[回應第4篇] https://www.youtube.com/watch?v=z-tBhxwVgZI [這篇文章被編輯過:Chichi在2016-05-0922:35:15] 本區註冊且登入者方可留言回首篇留言 黃福坤修改,轉成中文版面並增加功能從2011/06/15起 對本討論區有何疑問請Ruby:onlineid=0:time=1653680628/May:2803:05:pagetime=1s