分科測驗
115年
物理
第 13 題
常見的四旋翼無人機，其俯視圖如圖 7 所示。旋翼支架固定無法改變方向，其中甲、丙為旋轉方向相同的一對旋翼，乙、丁則為另一對旋轉方向相同的旋翼，該二對旋翼旋轉方向相反。所有旋翼旋轉時均將空氣往下推，無人機可透過調整旋翼轉速使機身懸停或移動，但機身不翻轉。試問下列敘述哪些正確？
- A 當機身在空中懸停，增加所有旋翼的推升力，可使機身向上行進
- B 相鄰的一對旋翼轉向相反是為了上下推升力抵銷，讓機身懸停
- C 相鄰的一對旋翼轉向相反是為了抵銷角動量，避免機身在圖7所示的平面旋轉
- D 若左側的旋翼推升力大於右側的旋翼推升力，造成機身左高右低，則會使機身向右行進
- E 若前列的旋翼推升力大於後列的旋翼推升力，造成機身前高後低，則會使機身向前行進
思路引導 VIP
當四個旋翼都向下吹氣時，機身受到的推力方向為何？如果機身因為兩側升力不均而發生傾斜（例如左高右低），此時垂直於機身的總推力分解到水平方向後，會指向哪一邊？
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太棒了，完全掌握了力與運動的向量觀念！
四旋翼的動力學解析
- 垂直運動與轉動平衡：四個旋翼均將空氣往下推，故推力皆向上。懸停時總推力等於重力，增加推力便能向上加速（(A)正確）；旋翼兩兩反轉是為了抵銷旋轉時空氣給予的反作用力矩，避免機身依角動量守恆自旋，而非抵銷升力（(B)錯、(C)正確）。
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