力與運動-力、運動與平衡

  • 2021.08.09
  • 作者:授課橘物理小編
  • 物理
授課橘物理小編
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學習領域/科目別 物理
情境範疇 力與運動(Eb)
題幹
鴕鳥是當今世上最大的鳥,有人說牠不會飛是因為翅膀退化了。如果鴕鳥長了一副與其身材成比例的翅膀,牠是否就能飛向空中呢?鳥飛翔的必要條件是空氣的上升力至少要與體重W平衡,我們假設所有種類的鳥搧動翅膀獲得的上升力,式中S為鳥翅膀的面積,v為鳥飛行的速度,c為一個常數,鳥類要能飛起的條件為,等號成立時的速度稱為臨界速度,目前已知鴕鳥的奔跑速度大約只有70公里/時。

問題一

1. 根據文中所述,一隻重量為 W,翅膀面積為 S 的鳥類,要能飛起的臨界速度為何?
(A)
(B)
(C)
(D)
(E)

2. 若我們做一個簡單的幾何相似形,假設鳥的長度為 L,則質量 ,翅膀面積 ,燕子的起飛臨界速率為 20 公里/時,而鴕鳥的體長約為燕子的 25 倍, 試推算鴕鳥的起飛臨界速度為多少公里/時?
(A)20
(B)30
(C)50
(D)100
(E)150

3.我們日常生活中可以看到像麻雀這樣的小鳥只需拍拍翅膀便能飛起來,而像天鵝這種較大的飛禽,則必須沿著地面或水面奔跑一段距離後才能起飛,但是鴕鳥就是不能飛起來,請解釋原因。



參考答案 :
1. D 2. D 3. 請見解析
搭配學習內容/學習表現 :
Peb-Va-10質點的動量等於質點的質量乘以速度,其時間變化率等於質點所受作用力。衝量等於動量的變化。
試題概念與分析 :

1.    鳥類要能飛起的條件為,等號成立時的速度稱為臨界速度,



2.    ,鴕鳥的體長約為燕子的25倍,所以鴕鳥的起飛臨界速度為燕子的5倍,即為100 km/h。


3.    因為鴕鳥的奔跑速度大約只有70 km/h(50%),比牠的起飛臨界速度還小,所以無法起飛(50%)。

延伸閱讀材料
文章 物理素養試題超展開 VOL.3
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