關鍵概念
物理學
運動
位置
速度
加速度
測量
介紹
你有沒有玩過使用運動控制器的影片遊戲？你有沒有想過為什麼有時智慧手機似乎“知道”你在移動？這些電子裝置是如何測量運動的？嘗試這個活動來找出答案！
背景知識
你可能熟悉我們用來測量距離和速度的單位。在美國，我們可能會說某人身高 5 英尺 11 英寸（測量距離），或者我們在高速公路上以每小時 55 英里的速度行駛（測量速度，速度是單位時間內行進的距離）。科學家使用公制系統，用米 (m) 測量距離，用米每秒 (m/s) 測量速度。
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為了達到一定的速度，物體通常需要加速或減速。你可能會用“加速”來描述正在加速的東西（例如汽車在紅燈後加速），或者用“減速”來描述正在減速的東西（例如汽車踩剎車）。我們可以進一步探討這些概念。速度衡量距離變化的速度，而加速度衡量速度變化的速度。這使得加速度的單位聽起來有點奇怪：米每秒每秒——或者“米每秒平方” (m/s2)。如果物體具有恆定速度，例如汽車在高速公路上使用巡航控制，則其加速度為零。如果速度發生任何變化，則加速度不為零。例如，如果汽車停在紅綠燈處，則其速度為 0 m/s。如果它加速，並且兩秒後速度變為 10 m/s，則其加速度為 5 m/s2。過山車乘客可以體驗高達約 60 m/s2 的加速度，戰鬥機飛行員可能會在短時間內體驗高達 90 m/s2 的加速度！如果這一切聽起來令人困惑，請不要擔心——你可以簡單地將加速度理解為某物加速或減速的速度（如果它正在減速，則該數字將為負數）。
所有這些與智慧手機和影片遊戲控制器有什麼關係呢？加速度可以用一種叫做加速度計的小型電子裝置來測量。現在大多數智慧手機都包含內建加速度計，並且可以執行顯示加速度計讀數的應用程式。因此，如果您想探索周圍世界中的運動，您只需要一部智慧手機！
材料
具有網際網路訪問許可權並允許下載和安裝應用程式的智慧手機或平板電腦
柔軟的表面，例如枕頭、床或沙發
成人（幫助驗證和下載應用程式）
遊樂場（可選）
尼龍搭扣帶（或其他方法），用於將手機固定到您的手臂或腿上（可選）
可乘坐的交通工具，例如腳踏車、汽車、公共汽車等（可選）
準備工作
請成人幫助您在智慧手機或平板電腦上搜索和下載“加速度計”應用程式。有很多免費選項可用，但某些應用程式可能已啟用廣告或應用內購買。
瞭解您的加速度計應用程式。有些應用程式只會顯示螢幕上的數字，而另一些應用程式會顯示儀表或圖形。允許您記錄資料並自動查詢最小值和最大值的應用程式最適合此專案。
大多數加速度計應用程式將顯示三個加速度讀數，標籤為“X”、“Y”和“Z”。這些對應於您的手機在三維空間中的運動。
通常，如果您將手機螢幕朝上平放在桌子上，“X”加速度將是任何左右移動，“Y”加速度將是裝置頂部或底部方向的任何移動，而“Z”加速度將是任何上下移動（桌子表面上方或下方）。
某些應用程式可能會讓您選擇組合來自所有三個方向的讀數，並顯示組合或總加速度。
確保應用程式正常工作：揮動您的手機，您應該看到數字發生變化。
步驟
測量您在日常生活中做出的“典型”動作的加速度。當您四處走動、坐下/站起來、上下樓梯等時，將手機握在手中或放在口袋裡。您測量的加速度有多大？
現在測量“快速”動作的加速度。嘗試跳躍、跑步、旋轉或揮舞手臂（小心不要掉落手機！）。這些加速度有多大？
嘗試將手機從較短的距離掉落到柔軟的表面上，例如枕頭、床或沙發。當手機撞擊地面時，加速度是多少？您認為如果手機從更高的地方掉下來或落在堅硬的表面上，加速度會更大嗎？（不要測試那個！）
以恆定速度移動有多困難？將手機放在桌子上，然後嘗試在 X 或 Y 方向推動它。您能使相應的加速度讀數保持為零嗎？
額外嘗試：嘗試傾斜手機而不移動它。加速度讀數是否會根據您傾斜手機的方式而變化？
額外嘗試：在遊樂場進行加速度讀數。當您滑下滑梯、盪鞦韆或爬上單槓時會發生什麼？您在哪裡體驗到最大的加速度？
額外嘗試：從您身體的不同部位獲取加速度讀數。您可以使用尼龍搭扣（或其他）帶子將手機固定到您的手臂或腿上。跑步時，您身體的哪個部位經歷的加速度最大？哪個部位最小？
額外嘗試：在交通工具中進行測量。當您騎腳踏車（騎車時不要看手機！）或乘坐汽車或公共汽車時，加速度是多少？
觀察與結果
當您在拿著手機進行常規運動時，您應該可以輕鬆測量高達約 10 m/s2 的加速度。智慧手機、健身追蹤器和計步器可以跟蹤這些加速度的變化，以計算一個人一天中走了多少步。
如果您將手機放在口袋裡而不是拿著它，加速度可能會稍微高一些，因為它會更多地彈跳。更快的運動，例如揮動手機，可能會導致加速度超過 50 m/s2——接近乘坐過山車的人所感受到的加速度。一些電子裝置（例如筆記型電腦）實際上具有“跌落檢測器”，如果它們檢測到過高的加速度，將自動斷電以幫助防止損壞。（再次強調，不要測試這個！）
如果您發現僅透過傾斜手機就可以改變加速度讀數，您可能會感到困惑。畢竟，手機沒有移動——它的速度為零，那麼加速度不也應該為零嗎？這是因為加速度計還會檢測到重力引起的加速度，重力加速度為 9.8 m/s2。當您傾斜手機時，重力相對於手機機身的方向會發生變化。即使手機靜止不動，這也會導致 X、Y 和 Z 加速度讀數因哪個方向朝下而異。這就是影片遊戲中的運動控制（例如，傾斜控制器在賽車遊戲中轉向）的工作原理。
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本活動與 Science Buddies 合作推出
