違反自由落體的現象

來源:大台灣旅遊網

2006年3月27日


飄浮在空中不停旋轉的地球儀(攝影/蔡聰挺)

【大台灣旅遊網TTNews記者蔡聰挺/新竹市報導】 

配合新竹市2006年3月十八尖山賞花月而舉辦的內政部測繪科技推

廣應用展中,有一樣展示讓人非常的驚訝,怎麼一個地球儀在半空

中旋轉不停,而且看不到任何的軸心或支稱,同時一直停留在半空

中,而且不會向下掉,很奇怪吧!

這一樣在新竹市十八尖山坑道實驗室展示的飄浮在空中的球,是由

中央大學理學院科學教育中心所提供的構想,而由傑凌公司所製作

。

事實上在大自然中受到太多的自由落體現象的規範,所以我們所看

到的東西絕大部份是一離手就往下掉,除了諸如令小朋友痛哭的飛

向天空的氣球這一類的現象,還有加大馬力向天空飛去的飛機等等

,但是當氣球的氣消散之後,它還是要回地球來;飛機汽油用完了

也要回地面。但這些現象好像也在告訴我們,只要能造就一種合適

的力量,讓它與重力平衡時,物體一樣可以飄浮在空中。

由磁力的作用而形成的磁懸浮便是實用的一種理論,可是如何動都

能讓球都能回到平衡點,單靠兩個磁鐵之間的斥力,是沒法將這一

個小球長時間固定在空中的。所以在球的上方有一塊大磁鐵,而球

的下方有一塊小磁鐵,同時在上方的基座有一個大型的鐵心電磁鐵

,下方的基座則隱藏著一個霍爾效應磁場強度偵測器。

當霍爾效應磁場強度偵測器偵測到球下方的磁場強度起了變化時,

它便會產生一個回饋訊號給上方的鐵心電磁鐵改變磁場強度去影響

球上部磁鐵的運動方向,讓它回到原來的位置。所以外表我們所看

到的現象,實際上是這一個回饋作用一直在作用的關係所至。

什麼是霍爾效應呢?依據展場所提供的資訊,它是由美國物理學家

霍爾(Edwin H. Hall 1855-1938)在1879年所提出,可以藉著測

量磁場中金屬片兩邊的電場方向和大小,決定在這個金屬片中流動

的電荷載體的正負。霍爾測得在金屬片中流動的是帶負電的電子。

飄浮球就是靠著偵測磁場強度的改變,提供一個回饋機制而作到位

置的修正,所得到的結果。