扭扭車的前進(後退)原理的研究

1, 研究動機

有一天,看見老師的兩歲大兒子在玩扭扭車,扭扭車結構簡單無須電力,馬達,

即可前進,後退,原地轉彎,是很普通的玩具.後來發現兩歲大的幼兒用小小的

力量,可以搭載65㎏的老師,不斷扭來扭去做「之」字型的前進,真是太神奇

了!使我們想了解:扭扭車的前進(後退)原理(Fig.01).

2, 實驗器材

(Fig.02,03,04,05),整理如下表:

品名 數量 規格 用途

扭扭車 1臺 淨重4.7㎏,耐重120㎏ 研究主題

複寫紙 12張 A4大小. 測量移動軌跡

水平儀 1支 2個方向 檢查地板是否水平

大型直角板 2個 附有刻度 測量尺寸

舉重用圓盤 4個 總重32.7㎏ 代替人的體重

數位體重計 1個 秤重136㎏,最小刻度0.05㎏ 測量輪子的正向力

1支 秤重3㎏,最小刻度0.1㎏ 測量水平拉力 彈簧秤

1支 秤重10㎏,最小刻度0.1㎏ 測量水平拉力

3, 實驗裝置:

[說明]:扭扭車的底面圖(未按比例),其中

1. A,B為前輪,C,D為後輪,圓心K為轉軸.用「I」表示輪的位置,方

向指向轉軸.

2. R為轉軸到把手的距離,前輪以R為半徑,可做圓周轉動.

3. 眼睛看把手為「W」,轉動把手,則扭扭車可前進(Fig.06,07,08).

4. 眼睛看把手為「M」,轉動把手,則扭扭車可後退(Fig.09,10,11).

5. 扭扭車的前輪與轉軸,經測量約呈「正三角形」,頂點的位置為轉軸,

兩底角為前輪的位置.

6. 不管扭扭車是前進或後退,切線方向的施力F與輪的方向,夾角始終

60°.

7. 人操作扭扭車時,會因轉動把手而改變重心位置,為求客觀,本科展以

舉重用的掛重圓盤4片共32.5kgw,固定在扭扭車座椅上,離後輪中垂線

6.5㎝.