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(注:不计空气阻力的话
若不计空气阻力的话,任何物体都会以相同的速度落下。其速度为开始落下1秒后为秒速9.8公尺,2秒后为秒速19.6公尺,3秒后为秒速29.4公尺,也就是每秒变快秒速9.8公尺。从1公尺高的地方落下只需0.45秒就着地。如果没有空气阻力,就算是鸟的羽毛也是以这种速度落下。想象一下那情景,你就会明白空气阻力有多大。)
为了能正确的计算,我还用了摄影机装设在脚架上拍摄,然后用停格播放以计算正确时间。哇,我做的实验还真是用上了高科技咧。
然而,当我试着放下风车时……咦?风车根本就没转动嘛!一点都没有转动!这到底是怎么回事?
提议改造方案
真不可思议,风车在落下时应该会承受从下方来的风,由于风车的形状并非左右对称,左右两边作用的力应该会有差别,所以理应产生回转力才对啊。可是风车却完全不转,这是因为这股回转力还不足以转动风车吗?
(注:回转力不足
风车回转轴之间是有摩擦的。不回转就表示回转力没有大于摩擦力。
在此要提醒一句,这时候绝对不要以为是回转力小于摩擦力——若是那样,风车应该会朝回转力的施力方向之反方向转动才对。在静止状态下,物体的静摩擦力大小等于施力大小,所以才不会动。考生们可别弄错这一题喔!)
可是,弥七的风车却转得很轻快啊。这差别究竟在哪儿呢?我一面烦恼着,一面试着把风车落下了好几次,终于发现一件重大的事实。
仔细一看,风车其实是有在转动的,只不过并不是以风车本身的轴为中心转动,而是以L字型铜线较长的那一根为转动轴心!也就是说,风力的作用是让整个风车全体在前进方向上呈现电钻一般的转动【图4】!
而且,风车也不会笔直地插在地上,因为铜线的尖端和另一端的风车会像擂槌一般画着圆形落下。就像飞镖的尖端一直在转来转去的话,就算命中了目标也不会刺进去!
难道说弥七的风车不但不能快速落下,而且连原本当成飞镖的机能都不行吗?这一来不如把好不容易做好的风车拔掉,直接将风车的柄当飞镖丢出去还比较好。
不行不行,讲出这种话可就完了。因为弥七就是要丢出会转动的风车才帅啊!所以笔者我一定要想出一个可以让风车一面回转一面掉下来的改造方法才行。
例如说,把L字型的铜线拧直,让落下方向与风车的回转轴成一直线这样如何?试着实验了一下,喔!风车很明显地转动了!
而且这一来回转轴完全不会偏离直线这就像来复枪的子弹一样,因为它的回转与进行方向垂直,所以会产生一股让轨道保持一直线的力道,这一来还可以飞得比单纯的一根棒子还要直。弥七老兄啊,赶快动手改造你的风车吧!
(注:让轨道保持一直线的力道
就和直线运动一样,回转运动也有惯性。只要没受到来自外部的施力,回转速度和回转方向就不会变化。基于这一点,让物体产生与前进方向互相垂直的方向呈螺旋形回转的话,就可以保持朝一定的方向前进。所以飞行轨道会呈一直线。
来复枪的枪管为了让子弹呈如此的回转,在枪管内刻有螺旋状的沟槽(膛线)。Rifle就是指此沟槽。)
啥?因为是弥七用的风车,所以风车要是没装在棒子的侧面就不像了?嗯,好吧,那这样的话,就在柄的尾端改造一下,做成像合叶一样可以在90度以内自由弯曲的机关如何?若是改成这样的构造,在飞行时会因为空气阻力而把风车推到正后方,这一来风车就会转得很快。然后刺中目标的一瞬间会紧急煞车,所以就会像行驶中的汽车紧急煞车上乘客会向前倒一样,风车也会喀当一声倒向侧面。然后因为飞行中回转的余力,风车还会继续转转转……【图5】。
原来这是弥七的弱点!
好啦,实际的改造就交给弥七和八兵卫做,笔者我就来整理一下实验的结果吧。试着把风车装在铜线的后方然后落下,测定其落下时间为0.93秒。所以空气阻力确实把落下时间延长了。在此可以算出,风车在落地之前会承受6.9公克的空气阻力。接下来只要知道弥七用的风车大小和质量,就能具体地计算出其空气阻力大小了。
(注:八兵卫
八兵卫在水户黄门一行人中,到底是担任什么工作的啊?感觉上好像只会吃吃喝喝兼鬼扯聊天而已。如果看过他第一次登场的第2部说不定会比较了解。扯远一点,这『鬼扯」是学自夏目漱石的《少爷》一书,从文脉上看来应该是开开玩笑。但在《广辞苑》上却是胡说八道骗人的意思。八兵卫应该不会是做出这种事的人。这么说来八兵卫并不是爱鬼扯的人。遣词用字果然要慎重,既然自己这么写了,自己当然要接受啦。)
用录像带的画面确认一下吧。我找到的是第16部的最后一集〈旅遥是恋的船歌——水户〉,在这一集里,弥七写了一封箭文绑在风车上,然后射到了黄门大老爷那儿。
画面上有位姑娘把射在柱子上的风车拔了下来,拿风车与她的脸相比,可以推测风车的长度是20公分左右,其轴是一根直径大约5公厘的铁丝,所以整个的重量推算大约是30公克。风车本身的对角线大约14公分。和笔者我的风车比较,弥七的风车在以相同速度飞行时,会承受44%的空气阻力。
因为能钉在柱子上,所以就假设这个风车的飞行速度与纹次郎的杨枝差不多好了。也就是说,这风车在空气阻力之下,最后仍然能飞出时速200公里的速度,所以才能钉在柱子上。从故事中的状况来看,弥七大约是从30公尺远的地方把风车丢过来的。所以计算其丢出时的初速度为……哇啊!时速5万6千公里!音速45倍!
(注:时速5万6千公里
从30公尺远的地方以时速5万6千公里的速度丢出的风车,等到离目标剩下20公尺远的时候,速度已经降到剩下5分之1,只有时速8500公里了;等到剩10公尺远时就又只剩下6