跟著學生露營來到南部一家農場，這兒也有不少牧草捲，還有滾牧草的活動。
在此之前我只滾過輪胎，還是國小時代的趣味競賽呢~
『翻滾吧！牧草捲~』牧草捲這個龐然大物還真的不好推，又大又重！(田地上的咖啡捲~牧草捲 )

為了怕牧草散掉與刺傷人，所以外面附上一層紗網，有了紗網表面好滑喔！

『怎麼推~才能讓牧草捲輕鬆前進？』想起講義上有個題目，欲施力將一圓柱推上樓梯，則圖中所示，以哪一種方式推動，所需的作用力最小？　(A) F1　(B) F2　(C) F3　(D) F4。

答案：C，推動圓柱上台階，可以用槓桿原理探討，支點在台階前緣，要抵抗重力造成的力矩，F3 方向的力臂最長，所以沿F3 方向最省力。

滾牧草的過程，似乎也能使用槓桿原理解釋，能否滾動也與重心有關，推的力矩如果沒有大於重心造成的力矩，自然滾不動。

如果牧草捲要在平面上滾動，支點就應該在正下方，那麼是『以F4方向的施力~才最省力輕鬆(力臂最長)！』，或著『如果支點在正下方，應該隨便施力造成的傾斜都有辦法讓它轉動呀！』

可是真實情況卻不是這樣。為什麼呢？

推動牧草捲時候給一個力，看起來好像是支點在地面，但其實沒有支點問題。因為理想的滾動是只有『一點』接觸，而真實情況，牧草捲夠重，底部受重量擠壓形變，已經是以『面』來接觸。

跟在平面上推輪子一樣，充足氣的輪胎與地面的接觸面小易滾動，而胎壓不足的輪胎，底部是以面接觸，就不容易滾動了。

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看同事推得輕鬆~請他充當模特兒~觀察他的姿勢…
『咦~為什麼不推在比較高的位置？』

滾牧草還要考量一個重要觀點， 『對人力而言~省力與輕鬆大不同~』

舉例來說~ 『同角度下，推物體與拉物體，哪一個輕鬆？』在國中階段常有這個問題，同角度上二種方法的水平分力相同，考慮摩擦力與正向力成正比，推力有一個向下的垂直分力，使得摩擦力增加，而拉力則有向上的分力，減少摩擦力。

雖然拉比推省力，但生活上，還是常常見到"推比拉還多"的設計，『嬰兒車、購物推車…，都是推~為什麼呢？』除了方便探視操作之外，別忘了~推的時後，借助身體的重心前傾，可以用人的"重"量去推；而在拉的時候，就真正的是利用到人的"力"量。拉雖省力，推對人言~才是輕鬆。

所以~『滾牧草捲要推哪個位置？』
考慮推的時候施力方便，看人的身高、姿勢與手勢。

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滾牧草顧名思義就是要滾動牧草捲而前進，『為什麼牧草捲會滾？』從轉動的角度來看，轉動的力矩來自地面的摩擦力與人的施力，施力向前，摩擦力向後，當我們推牧草捲時，地面產生一個向後的推力f，牧草捲便會向前滾動。

接觸面之間的摩擦力很重要，牧草捲與地面間必存在摩擦力。如果沒有摩擦力，牧草捲可能是原地打轉或著是水平滑動。就像我們在在尺上滾動硬幣，測量硬幣的周長時，半徑為R的硬幣在尺上繞一圈~要剛好量出真正周長2πR並不容易，常常會超出許多，原因就是來自於無摩擦造成的滑動~（附註：標準純滾動~圓半徑為R，滾一圈移動圓周長2πR）
車輛也是靠輪胎與地面間的摩擦力才能前進，否則車子發動時只見車輪轉動，而不見車前進。

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萬事起頭難，不只移動如此，連滾動也是，『只要克服一開始的最大靜摩擦力就容易推了！』只要開始動了~就容易多了，動了之後已經有轉動的動能了，推的力矩可以減少，此時就只剩下一般的動摩擦力，之後的持續推，只是為了補足耗損的動摩擦力，滾動要克服的摩擦力比較小。在草地上滾動的牧草捲，如果不持續推，會受到滾動摩擦力而慢慢停下，想要贏得滾牧草大賽，人也要邊推邊跑~跟著牧草捲前進，持續施力！

滾得快時，還要特別注意與空氣的摩擦，尤其是牧草捲的體積大，空氣阻力更不可忽略。摩擦力不只來自固體與固體間，也來自固體與流體，後者是我們真實生活中常見到的，隨著速度增加，空氣阻力也跟著增加！所以汽車速度到一定值，常常再催油門也未必有效，開始加速快是因為只要克服動摩擦，而到後來~就要與空氣阻力對抗，才能維持極限速度。

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關於推牧草捲~回到原先的問題：『怎麼推最輕鬆？』
最佳回答是：當牧草捲想滾的時候再推！ (請反白)

(以上是化學人的物理狂想~部份迷思概念還須高手指點....)

分類：科學五四三 2010/01/22 16:37