關鍵概念
物理學
質量
勢能
動能
介紹
賽跑很有趣，尤其當比賽勢均力敵時！在這場比賽中，重力提供動力，參賽者的大小、重量和到終點線的距離都相同。收集材料，看看誰將是贏家！
背景
如果你把兩個足球滾下山，它們應該滾動得差不多——並且花費大致相同的時間完成路徑。但是，如果你有兩個大小和重量相同，但重量分佈不同的物體呢？像這樣的兩個物體在向下滾動時可能會表現不同。物體加速的速度部分取決於其質量的分佈方式。如何？收集一些基本材料並設定一個比賽！
材料
兩個相同的圓形金屬餅乾盒（黃油餅乾的那種）
10個大型金屬墊圈，每個約四分之一磅
雙面泡沫膠帶
人行道粉筆
有光滑、乾淨人行道的丘陵街道
準備
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使用雙面泡沫膠帶作為粘合劑，將五個墊圈均勻地排列在一個金屬餅乾盒底部的邊緣周圍。
再次使用雙面泡沫膠帶將另外五個墊圈固定到第二個容器底部的中間。
收集所有材料並前往室外。找到一個有光滑人行道且沒有汽車、行人或障礙物的山坡。
步驟
使用粉筆在山頂標記一條起跑線。
使用粉筆在山腳標記一條終點線。
將兩個餅乾盒放在起跑點。
餅乾盒在你手中感覺一樣嗎？你認為哪個餅乾盒會先到達終點線？為什麼？
同時釋放兩個餅乾盒，以便它們可以沿著山坡賽跑。它們的滾動模式看起來像什麼？
它們同時到達終點線了嗎？一個餅乾盒比另一個快嗎？
再次嘗試讓餅乾盒沿著山坡賽跑。你得到相同的結果了嗎？
額外內容： 嘗試將湯罐沿著斜坡滾動也很有趣。拿一罐清湯和一罐濃奶油湯，然後將它們滾下山。是否有一種湯一直獲勝？為什麼會這樣？
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觀察和結果
比賽結果與勢能和動能有關。在比賽開始時，兩個餅乾盒都具有相同的勢能，因為每個餅乾盒都具有相同的質量和相同的尺寸。但是，由於墊圈貼上在不同的位置（一個餅乾盒的外部與另一個餅乾盒的中心），因此每個餅乾盒的質量分佈都不同。這會影響物體加速的速度。
質量在邊緣的餅乾盒將使用其原始勢能的更大部分來啟動滾動。質量集中在中心的餅乾盒更容易啟動滾動，因此不會使用那麼多勢能。這意味著質量在邊緣的餅乾盒可用於轉化為動能的能量較少，從而導致線速度較低。
如果您嘗試了湯罐賽跑，則會發生類似的動能差異。稀薄的液體肉湯保持相對靜止，並且在罐子滾動時不會旋轉。這意味著肉湯的勢能可以轉化為線性運動，而不是罐子的旋轉。濃稠的奶油湯就像罐子內部的固體一樣，並隨之旋轉。這意味著濃稠湯的部分勢能需要用於旋轉能；這使得罐子滾動得更慢。
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本活動由探索館合作呈現