能量守恆-雲霄飛車

以軟管架設雲霄飛車軌道，在低於放球點之下做三個垂直面的軌道，讓球順利通過。

實驗裝置

1. 小鋼球
2. 軌道

實驗目的

若球能順利通過，則可證明位能與動能可互換的能量守恆定律。

實驗演示

首先先將球於最高點放下，經過垂直面軌道時觀察球的運動，可發現球的速度足夠支撐，可以讓球沿著軌道運動而不掉落，另可逐漸調高垂直軌道的最高點，實驗到哪一點時球會無法通過最高點而掉落，考慮摩擦力的非理想狀況下，約會在低於放球點一點的位置。

示範實驗

原理說明

本實驗驗證了力學能守恆定律：
若一系統僅受保守力（重力、彈力）的作用，則其力學能（動能＋位能）保持不變。即

E：系統之總力學能
EK：系統之動能
U：系統之位能
m：系統質量
v：系統運動之速度
g：重力加速度
h：系統離零位面之高度
本實驗以小鋼珠為系統，使其由高處沿軌道落下，則此系統僅受重力（保守力）及阻力（非保守力）作用。若不考慮阻力作用，系統之力學能守恆，我們可觀察到小鋼珠落下時的高度（h0）＝小鋼珠運動可到達之最大高度（h）。

思考問題

遊樂園中的軌道看起來摩擦力就很大，有沒有什麼方法可以在不忽略安全的情況下增加其能量轉換的效率，以減少電能的花費呢？

生活中的應用

參考資料

Fundamentals of Physics, Halliday

工作人員

鍾旻峰、鄭兆文、陳柏中、魏銘良

林玟辰、王礽航、周貞佑

指導老師

傅昭銘教授