力學基本實驗

【目的】：

研究力的合成與分解、力矩等力學基本觀念，並研究滑輪等簡單機械的作用原理

【儀器】：

實驗面板、彈簧秤、角度器、砝碼架、平衡桿、滑輪、力矩輪、砝碼。

【原理】：

一．力的合成與分解

圖一中，X、Y分別對一物體施以、的力。運用平行四邊形作圖法可得、的合力是（即淨力），此時物體會朝的方向運動，若欲使其平衡則必需施以與大小相同，方向相反的力，即。

二．力矩（非平行力）

圖二中，表施力的大小，d表施力點到支點的距離，表與的夾角，則作用力F對支點的力矩τ為。

 三．滑輪組

單一的滑輪可以改變施力的方向，而各種不同裝置的滑輪組不僅可以改變施力的方向。更可以達到省力的目的。如圖三中的動滑輪，因，故施力與繩子張力均分的重量，即，可省一半的力。

【步驟】：

一．力的合成與分解：

1.      按圖四裝置儀器。

2.      改變、 的大小與方向，並由彈簧秤讀出的大小。

3.      再以角度器測量的方向。記錄、、 及 、、。

※ 注意事項：

1.待、、三力平衡後，再使用角度器測量力與力之間的夾角。

2.及表砝碼＋砝碼架的質量。

二．力矩（非平行力）

1.按圖五裝置儀器。

2.改變、、的大小與方向。

3.記錄對應的、、，並計算、、及合力矩。

三．滑輪組

1.      按圖六裝置儀器，對每一滑輪組，分別做以下的量度。

2.      記錄直接以彈簧秤度量的砝碼重量W和掛於滑輪組上的重量F。

3.      慢慢將彈簧秤向上移動。記錄彈簧秤移動，彈簧秤的讀數  ，和懸掛於滑輪組上砝碼向上移動的距離。

4.      計算移動彈簧秤所做的功（ ），掛於滑輪組上砝碼所增加的位能（）。

【問題】：  的誤差可能來源為何？請討論之。