彈性常數 Spring Constant
彈性常數 Spring Constant
國立臺灣大學物理研究所張翔恩
在中學甚至大學、研究所的物理課程中，老師似乎花了很多的時間與心力在教我們彈簧(Spring)的相關物理，為什麼呢?部分原因是由於彈簧是一個簡單的物體，但另一個很重要的原因則是：許多系統在些微偏離穩定平衡點時所受到的回復力常常可以利用彈簧來近似，因此我們可以用彈簧來模擬許多現象，幫助我們研究。
靜力平衡
彈性力 Elastic Force
彈性力 Elastic Force
國立臺灣大學物理研究所張翔恩
在介紹彈性力之前，我們先來說說甚麼是彈性(elasticity)。如果一個物體受到應力的作用而使其變形，過了一段時間，應力消失了，而該物體又恢復成原來的形狀，我們就稱該物體具有彈性。而讓該物體恢復原有形狀所需要的恢復力，就是彈性力。一般而言，當形變不是很大時，彈性力是遵守線性定律的，也就是說彈性力的大小會和造成物體形變的大小成比例關係(如圖一)。
圖一(作者提供)
拉密定理
拉密定理 (Lami’s Theorem)
國立臺灣大學物理系陳昱璟
拉密定理 (Lami’s theorem)是靜力學中的一個定理，用於靜力學系統與機械系統的分析。此定理是由法國數學家Bernard Lami （1640-1715；Lami亦有拼成Lamy者）所提出。在力學中，我們常常利用向量來分析系統的運動狀態，而拉密定理最常用來解決三力平衡之問題，可以省去分解向量後的繁複計算，但對於超過三個作用力之問題，其便利性便大幅下降。其公式內容及證明如下：
公式：若三力 ($$F_A$$、$$F_B$$、$$F_C$$) 作用於一物體上，其合力為零 ($$\vec{F_B}+\vec{F_B}+\vec{F_C}=\vec{0}$$) ，並共點，則任一力的量值與其他兩力夾角之正弦值的比值皆相等。
$$\displaystyle \frac{F_A}{\sin \alpha}=\frac{F_B}{\sin\beta}=\frac{F_C}{\sin\gamma}$$
正向力
正向力 (Normal Force)
國立臺灣大學物理系蘇冠禎
正向力怎麼來的？
當物體放在一個平面上時，這個平面會因形變而產生一個推向此物體的力，因為這個力垂直平面，所以被稱為正向力(normal force)，normal在此就是「垂直」的意思。
想像一下，你站在一個墊子上，這個墊子會向下產生形變而給予你一個向上的正向力，此力與你身體的重力抵消，使你不會掉下去。在真實世界裡「剛體(rigid body)」並不存在，也就是說，每個物體都能夠產生形變，所以即使你是站在堅硬地板上，地板一樣會形變而提供正向力，只不過它形變的程度非常微小罷了。
正向力有多大？
想像在一個電梯裡，你站在體重機上面，體重機數值顯示的就是機器內部彈簧形變的程度，我們將此數值稱為「視重」。此時你受到兩個力，一個是地球給你的重力向下，另一個是體重機給你的正向力向上。
虎克定律 Hooke’s law
虎克定律 Hooke’s law
中央大學物理所余韋德
在介紹虎克定律(Hooke’s law)之前，先來回想一下當初學習牛頓第二定律時，我們知道當一個物體所受的外力和不為零時，該物體會產生加速度的運動，但物體受力除了會產生加速度造成運動狀態改變之外，另外該物體亦可能會產生外型的改變，故力的效應可以造成物體運動狀態改變和形變，若對形變現象有興趣想深入了解，那虎克定律可作為進入研究形變的第一個功課。
基本上虎克定律是在描述：當固體材料受力之後，材料中的應力與變形量(應變)之間成線性關係。也就是一個固體的受力和它的變形量(應變)是成正比的意思。而彈簧即是日常生活中常見且符合虎克定律的範例，故將以彈簧來為大家進行虎克定律的介紹。當你施力去拉長或是壓縮一條彈簧時，該彈簧便會伸長或是變短，產生簡單的一維形變。在這條彈簧的彈性限度內，你施力的大小將會影響到這條彈簧的形變程度，虎克定律應用在彈簧上即描述彈力與彈簧變形量的關係。
質心（Center of mass）
質心（Center of mass）
台中縣縣立中港高級中學物理科王尊信老師/國立彰化師範大學物理系洪連輝教授責任編輯
所謂質心，指的是質量的中心，對密度均勻、形狀對稱的物體，質心的位置就在幾何中心。跟質心很像的一個量，叫重心(Center of gravity)，即使重力場沒有定義，質心仍然有意義，重心會失去意義。質心與重心位置不一定相同，對於均勻重力場而言，質心的位置可以和重心位置重合，但對非均勻重力場，質心位置與重心位置就不一定相同。
摩擦力（Friction）與汽車的驅動（Automobile Layout）
摩擦力（Friction）與汽車的驅動（Automobile Layout）
國立彰化高級中學物理科賴文哲老師/國立臺灣師範大學物理系蔡志申教授責任編輯
討論汽車運動時輪胎所受到摩擦力的方向，須要先確定此輪胎是否為驅動輪，以及是否正在作加速運動。1950年代以前的汽車絕大部分都採用後輪驅動（rear-wheel drive）方式，此後隨著前輪驅動（front-wheel drive）和四輪驅動（four-wheel drive）車的普及，後輪驅動車所佔的比重逐漸下降。目前，大部分的卡車，注重加速性的轎車或跑車仍採用後輪驅動方式，而大部分的轎車都採用前輪驅動方式，越野車則多採用四輪驅動方式。因大部分的汽車引擎置於汽車前段，採用前輪驅動可減少機械驅動過程，不但較為省油，且前輪之正向力較大，可提供較大的摩擦力。但一般的貨車仍採用後輪驅動，因為裝載貨物時後輪正向力較大，以後輪驅動可提供較大的摩擦力。
靜力學（Statics）
靜力學（Statics）
臺中縣立中港高級中學物理科王尊信老師/國立彰化師範大學洪連輝教授責任編輯
所謂靜力平衡是力學的一支，但是特別指的是處在靜止狀態或等速運動的物體。通常，我們區分這兩種狀態為:處在靜止狀態的物體受力情形與分析稱為靜平衡(static equilibrium)，處在等速運動的物體受力情形與分析稱為動平衡(dynamic equilibrium)。
摩擦力簡介（Brief Introduction of Friction）
摩擦力簡介（Brief Introduction of Friction）
國立台灣師範大學附屬高級中學物理科陳智勝老師/國立臺灣師範大學物理系蔡志申教授責任編輯
摩擦力是阻止物體沿介面間的正切方向相對運動的力，可以發生在固體、流體層或材料分子間。摩擦力通常分成幾種形式：
（1）乾摩擦力：阻止固態物體表面相對運動的力。乾摩擦力也可以分成靜摩擦力與動摩擦力兩種。其中靜摩擦力是指兩物體尚未發生相對運動時，物體表面間的阻力。而動摩擦力則是物體已經產生相對運動時，物體表面間的阻力。
（2）潤滑摩擦力：在物體相對運動之間，存在一層流體層，此時所造成的摩擦力。
（3）流體摩擦力：不同的流體層相對流動，彼此間所造成的摩擦力。
（4）表面摩擦力：物體在流體中，受到流體在物體表面拖曳（drag），所造成的摩擦力。
（5）內部摩擦力：物體在形變過程中，內部分子間相對移動所造成的摩擦力。