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研究生:張智豪
論文名稱:花形圓錐自由落體空氣阻力之探討
論文名稱(外文):The study of air resistance acts on a floral free-fall cones
指導教授:林源堂
口試委員:吳進源劉明山
口試日期:2013-06-19
學位類別:碩士
校院名稱:逢甲大學
系所名稱:機械與電腦輔助工程學系
學門:工程學門
學類:機械工程學類
論文種類:學術論文
論文出版年:2013
畢業學年度:101
語文別:中文
論文頁數:60
中文關鍵詞:花形圓錐自由落體軸向阻力周向阻力
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本文採用質量0.12g之紙片,製作成圓錐,並在圓錐側面等間距剪成四、五、六、七及八花瓣花形圓錐,圓錐頂角為可變,由60度變化至110度,將其從3米高處自由落下,以相機拍攝落下過程,將落下高度、轉速對時間的數據,整理成速度、加速度、角加速度對落下高度之關係,以計算軸向及周向空氣阻力,並以能量守恆觀點探討周向空氣阻力對旋轉自由落體的影響。實驗結果顯示,錐角小花瓣數少之花形圓錐,其下降速度、轉速較快,終端速度較大,滯空時間較短,軸向阻力隨下降距離增加,周向阻力先增加後減少;錐角大花瓣數多之花形圓錐其下降速度、轉速較慢,終端速度較小,滯空時間較長,軸向阻力也隨下降距離增加,但受錐角之影響不顯著,周向阻力也是先增加後減少,大錐角之花形圓錐承受之周向阻力遠大於小錐角之花形圓錐。由能量守恆結果得知錐角小花瓣數少之花形圓錐下降之位能轉換成線動能、轉動動能較大,軸向空氣阻力消耗能、周向空氣阻力消耗能較小;錐角大花瓣數多之花形圓錐下降之位能轉換成線動能、轉動動能較小,軸向空氣阻力消耗能、周向空氣阻力消耗能較大。不論錐角大小,周向空氣阻力消耗能皆大於軸向空氣阻力消耗能,由此可知周向空氣阻力對旋轉自由落體之影響較軸向空氣阻力顯著。
目 錄
摘 要 i
Abstract ii
目 錄 iii
圖 目 錄 v
符 號 說 明 x
第一章 緒論 1
1-1文獻回顧 1
1-2 研究動機與目的 3
第二章 實驗設備與量測方法 4
2-1 實驗設備 4
2-2 量測方法 9
第三章 運動原理 14
3-1 圓錐自由落體運動原理 14
3-2 花形圓錐自由落體運動原理 16
第四章 實驗結果與討論 25
4-1 花形圓錐滯空時間的變化 26
4-2 花形圓錐落下速度變化 30
4-3 花形圓錐落下加速度的變化 32
4-4 花形圓錐落下時軸向總空氣阻力的變化 34
4-5 花形圓錐落下時軸向剪力阻力的變化 36
4-6 花形圓錐落下時軸向壓力阻力的變化 38
4-7 花形圓錐落下時軸向阻力係數 值的變化 40
4-8 花形圓錐落下時角速度的變化 42
4-9 花形圓錐落下時角加速度的變化 45
4-10 花形圓錐落下時周向阻力的變化 47
4-11 花形圓錐落下時能量高度線的變化 49
第五章 結論 56
參考文獻 59
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19.許伯維, “旋轉自由落體空氣阻力之探討,” 逢甲大學機械工程研究所碩士論文,民國一百年.
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