会荡秋千吧?俺从小就不会,后来陪俺家小孩玩才学会的,呵呵。
会荡秋千的朋友都知道,要让秋千荡起来是不需要外力、不需要人推的。只要坐上去,坐稳了,有节奏地摆动小腿,大体上秋千从后面最高点往前回来时伸小腿,从前面最高点往后回去时收小腿,这样就可以越荡越高了。学会了这些之后,一切似乎都很自如而简单。
直到后来有次喝酒时一位朋友提到,按照物理学,我们不应该能够荡起秋千来才对。为什么呢?因为你想想:坐上秋千的时候,人在最低点,动量为零。荡起来之后,人过最低点的时候,动量不为零,而且越荡动量越大。这个动量从无到有、从小到大的过程究竟是咋回事儿呢?
这里能量当然是来自坐在秋千上的人,来自小腿的摆动。可是人也是这个系统的一部分,所以不能按照有外力驱动的摆(driven pendulum)来分析。此外,荡秋千的人也不是喷气发动机,没有物质离开他,也没听说过谁是靠吹气来荡秋千的。
那么,这个秋千系统究竟应该如何来分析呢?哪些部分可以视为刚体?哪些部分的弹性必须考虑进去?悬挂秋千的接环处是不是一定要有摩擦力?整个秋千系统的支架,包括其与地面的接触,是不是也需要考虑进去?这个“系统”究竟应该包括些什么部分呢?俺真是想不清楚。
科学网上哪位大侠帮个忙,指点迷津一下?
https://m.sciencenet.cn/blog-453866-358839.html
上一篇:
放逐“科学” 之 “science”篇(向蒋科学投稿)下一篇:
在美国撞上种族隔离