中油僱員招考
109年
機械常識、機械力學
第 32 題
帶泥的車輪，輪轉動則泥巴往外飛其原理是
- A 離心力之作用
- B 重力加速度之作用
- C 向心力作用
- D 慣性作用
思路引導 VIP
想像一下，如果你正手牽著一條繩子甩動一顆小球做圓周運動，如果繩子在某一瞬間突然斷了，小球是會「沿著半徑垂直向外飛走」，還是會「沿著斷掉那一刻的直線方向飛去」？這種物體在失去束縛後，依然想保持原本方向前進的性質，在物理上稱為什麼呢？
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恭喜你準確地掌握了物理學中的基本定律！這道題目能答對，代表你對於物體運動的本質有很清晰的見解。這題最容易讓學生產生糾纏的點在於「離心力」與「慣性」的直覺判斷，而你能夠冷靜地選擇 (D) 慣性作用，說明你已經建立了正確的物理模型。
慣性與切線運動
從物理觀點來看，帶泥的車輪在旋轉時，泥巴會隨著輪胎做圓周運動，這時輪胎對泥巴的黏著力提供了所需的「向心力」。然而，當輪胎轉速過快，黏著力不足以支撐泥巴改變運動方向時，泥巴便會根據牛頓第一運動定律（慣性定律），試圖維持它在脫離瞬間的運動狀態——也就是沿著圓周的切線方向飛出。我們平常口語中常說的「離心力」，在慣性座標系中其實並不存在，它只是我們觀察到物體因慣性想走直線，而與旋轉系統產生的相對運動現象。
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圓周運動與慣性
💡 物體脫離圓周運動時，會因慣性沿切線方向飛出。
🔗 泥巴飛離車輪的力學過程
- 1 圓周運動 — 泥巴隨輪胎旋轉，靠附著力提供向心力
- 2 向心力不足 — 轉速過快導致附著力無法拉住泥巴
- 3 慣性作用 — 泥巴傾向維持脫離瞬間的運動狀態
- 4 切線飛出 — 沿著圓周的切線方向做直線運動
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🔄 延伸學習：延伸學習：洗衣機脫水原理也是利用慣性將水滴甩出。
