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機械社區

標題: 一高一物理題，全當游戲 [打印本頁]
作者: emptycch    時間: 2014-1-23 15:48
標題: 一高一物理題，全當游戲
一種巨型娛樂器械可以使人體驗超重和失重。一個可乘十多個人的環形座艙套裝在豎直柱子上，由升降機送上幾十米的高處，然后讓座艙自由落下，落到一定位置時，制動系統啟動，到地面時剛好停下。已知座艙開始下落時的高度為76M,當落到離地面28M的位置時開始制動，座艙均勻減速。若座艙中某人用手托著重50N的鉛球，當座艙落到離地面50M的位置時，手的感覺如何？當座艙落到離地面15M的位置時，手要用多大的力才能托住鉛球？
8 i# }4 ?: k$ `' y" N
, c' [6 e# Q4 i0 B. i9 e* D. H4 K0 K% ~8 H9 ?* f1 d
作者: 杰克阿里    時間: 2014-1-23 16:34
50米的手感，你懂的。15米時為950/7牛。
作者: emptycch    時間: 2014-1-23 16:43
杰克阿里 發表于 2014-1-23 16:34
5 A" w$ i' h# n" @50米的手感，你懂的。15米時為950/7牛。

3 V0 d' \7 t1 d, u* u1 t感謝大俠回帖，15米時的計算結果應該不對，它不應超過鉛球的重量50N.
作者: 杰克阿里    時間: 2014-1-23 16:53
不超過50牛？那不可能軟著陸啊！
作者: emptycch    時間: 2014-1-23 17:38
杰克阿里 發表于 2014-1-23 16:53 * q7 r9 j  y' H6 N
不超過50牛？那不可能軟著陸啊！
+ N, {" r* d  q7 Z7 V1 d1 d
主要用到牛頓第二定律和牛頓第三定律，我計算的結果是37.5N
作者: 奮闘ing    時間: 2014-1-23 17:43
物理不好，純粹來學習的~
作者: emptycch    時間: 2014-1-23 17:57
杰克阿里 發表于 2014-1-23 16:53
/ n9 m( K; ^. v/ `不超過50牛？那不可能軟著陸啊！

3 _  j, h1 C2 J( C# l4 w! A5 W! {我不知道你的計算過程是什么樣的，我來說一下我的計算過程：+ H0 N# d/ J4 u8 }  Q$ h0 W8 W5 D
1、距地76M到28M，都是自由落體運動，鉛球對手沒有壓力。8 ?2 `+ k8 J# N- t8 r
2、從28M開始，做勻減速運動。鉛球開始對手有壓力。% S1 ]1 I& R* _/ N2 k& D  }' I
3、15M時的壓力大小就是此時手托住鉛球的力。手與鉛球相對靜止，由牛三定律得：F-G=ma,m=G/g,主要求a就好了，做自由落體運動到28M時得瞬時速度就是做勻減速運動得初速度，然后知道位移和末速度0，就可以求的a得關系式，代入求得結果37.5N.  `4 m0 b- F$ P! L' Q3 V
PS：有興趣得可以自己計算下。另外我猜測自28M勻減速運動開始，鉛球對手的壓力是從0不斷增加的到地面靜止時正好為50N,以上僅為猜測，沒有計算驗證。
+ Z* P6 [- S) d( r
作者: emptycch    時間: 2014-1-23 18:01
奮闘ing 發表于 2014-1-23 17:43 1 C. q$ d7 i  g% p8 f
物理不好，純粹來學習的~

% x' n) x8 i% `3 \呵呵，我也就最近翻了遍物理書看到的，感覺挺有意思的，我高中分科都不是學物理的，物理考的太差老師不要，現在工作了發現物理真的很重要，打算慢慢補起來。
作者: 2436    時間: 2014-1-23 18:27
這也太簡單了
作者: yamato1987    時間: 2014-1-23 18:39
本帖最后由 yamato1987 于 2014-1-23 19:20 編輯
* c1 @" \# W: E$ s6 f
/ q1 v9 p+ N. p; e; |& l& s2 \- _第一問不用計算吧？在下落到50M高度的時候 鉛球和人還是同步自由落體 速率是一致的 這樣應該鉛球和人是相對靜止的 人可以不伸手 球也不會飄走。
9 t0 J( g+ m! ^7 G7 w/ m1 p* x第二問28M開始減速，說明到15M時是超重狀態，需要計算出28米階段的加速度A2 z! x3 S, t, s' t1 @/ ^
前76米是自由落體 也就是說到了第76米的時候可以列公式 MGH=1/2MV2， 這樣V≈40m/s 這是球的極限速度。這樣可以用末速度=加速度*時間 得到40m/s=at    28米可以得到 28m=1/2at2 ，28m=1/2 *40m/s *t  t=1.4秒( r) ]8 x7 ?2 L
也就是說1.4秒時間可以讓40M/s的速度 在15米距離內 降到0  加速度a=28.57m/s2 / ~4 l' g' x  H' r8 T8 }( I
球本身是50N 也就是說M=5KG  球運動狀態的改變全是手給的，所以手上受力應當跟球改變的A掛鉤   因為a=F/m 所以F=ma=5kg*28.57=142.85N     人手能感覺到的差不多就是這個142.85+50=192.85。
$ v+ l/ p4 `7 [7 m0 q算出的結果幾乎是3個G8 q$ K% x' H0 i% v

  X6 w& V$ `' q5 t6 ?G按10m/s2取值。我感覺還有更簡單的方法，要是6年前可能好很多，已經不接觸高中物理很多年了。全部是基本公式推倒/ W* ]6 v: M) s* b

/ G* c% R; `: S+ h后來仔細看了看題發現有問題，如果76米是總高度的話 數據就要變一變公式可以不變。' Y2 W' o% o' w
最后答案就變成80+50=130N左右的數值。
4 m- `5 N( c2 [! C- X+ S* n6 J$ Y" I$ x
LZ自行參考吧
作者: emptycch    時間: 2014-1-23 19:43
yamato1987 發表于 2014-1-23 18:39 / L8 B, H4 u" `: K. z+ r& |3 _
第一問不用計算吧？在下落到50M高度的時候 鉛球和人還是同步自由落體 速率是一致的 這樣應該鉛球和人是相對 ...
. W' `+ v+ ?* C) K
我看不出你那里出錯了，我這里也沒有標準答案，那個結果是我自己算的。我的水平很一般的，高中物理也就最近翻了一本。補充一下我的思路：我沒有引入時間，根據現有條件用(v末）^2-(V初)^2=(at^2)/2可以得出a./ y/ z5 ^* ]8 t# s4 e- s' s

) B3 [5 v8 Z0 _) |4 P8 E2、你說到15M時是超重狀態，我覺得有問題，因為28M之前的是失重的（不是靜止狀態），所以是不是超重是以后面的計算結果來看的。( `! C8 D' y& }2 S, O. y$ V# ?8 i  R
作者: emptycch    時間: 2014-1-23 19:44
2436 發表于 2014-1-23 18:27 . z# H& L; a( d6 d9 s) |
這也太簡單了

3 N9 ?* y, S+ L$ z5 O" u1 C你可以算算看，給出一個自己計算的結果，現在來看已經由三個不同的結果了
7 @% @1 ?5 {% [+ C& C5 R
作者: 動靜之機    時間: 2014-1-23 21:28
本帖最后由 動靜之機 于 2014-1-23 21:31 編輯
/ t/ i' X9 p/ `  E& s# r( A" V1 L, A( ]7 M
降落到28米處前，為自由下落（勻加速度g）行程48米，速度達到V。8 J0 w; n  }& B( c8 d3 A# \
V^2-0 =2g*48
; X$ p2 A  l( x- ~2 D然后勻減速到零，行程28米，加速度為a。
" c' g1 d& h& D9 p% A- w0-V^2 =2a*28
& r2 a2 S: b% e# @! y; t7 }0 B; G; D! L/ ~# D" r: d
∴ a=-12/7 g 負值表示與重力方向相反。  s% Y) A& ~$ }2 E8 X  V& H
: j  y* H' s' Q8 Q3 s1 z6 p
離地48米前，手中球失重，無感。
' t# L- y4 F% t離地28米起，手中球超重，手感19/7倍球重，即950/7牛。
; B8 I! i0 d& S2 L9 d
3 W- [" i$ @8 z0 ^5 Y6 q答案相同的握手。。。呵
$ P( s6 s1 h2 P- h% O+ E; z) j0 g: j6 }( l7 V

6 b7 o$ W( D, u. k' s$ T; V- C& R
作者: gw777    時間: 2014-1-23 23:08
手上收力從28米開始是不變的 因為是云減速所以外力不變
作者: emptycch    時間: 2014-1-24 09:11
動靜之機 發表于 2014-1-23 21:28 * `. d8 V! k. |- ~
降落到28米處前，為自由下落（勻加速度g）行程48米，速度達到V。
$ v/ i- J$ E& Y2 oV^2-0 =2g*48
8 ?  v0 c7 d% b1 ~/ f# ]/ c- x然后勻減速到零，行程28米 ...
8 K5 X$ z/ W" m; N& B5 j% I0 C
大俠，我們的思路是一致的，最后結果的不同是由于a的負號代入與否的問題，我是代入負號了的，因為兩個方向相反的力相加是要加上負號的，我不知道你為什么沒有代入負號，求解釋。我有重新計算了一下，結果是-250/7.
作者: emptycch    時間: 2014-1-24 09:14
emptycch 發表于 2014-1-23 19:43
5 d% o! h" j" |: `& R2 [6 E我看不出你那里出錯了，我這里也沒有標準答案，那個結果是我自己算的。我的水平很一般的，高中物理也就最 ...
( _( J& @4 i  {! r( w5 Z4 e. `; z7 C
勻減速運動下的物體不意味著必然的超重，超重是物體受到的力大于自身的重量才是超重的。9 G: o# w8 l/ z- o' @' r/ n( w8 U
作者: emptycch    時間: 2014-1-24 09:19
動靜之機 發表于 2014-1-23 21:28
0 U$ K* @7 M1 p- E8 p+ e# c  T降落到28米處前，為自由下落（勻加速度g）行程48米，速度達到V。" Q9 W( ]: T# A# I0 I
V^2-0 =2g*48
9 N' p8 E6 b: c0 x2 f然后勻減速到零，行程28米 ...
4 B  T8 e& {0 z5 u$ u
是我搞錯了，負號不應該代入的，不代入就和大俠的答案一致了，感謝指正
' c* _' R5 D" R" g/ v
作者: 噩夢醒來    時間: 2014-1-24 10:09
樓主的物理看來真得補補啊，正方向都沒搞清，還有超重的概念也沒弄明白。
作者: emptycch    時間: 2014-1-24 12:50
噩夢醒來 發表于 2014-1-24 10:09
( L0 ]+ w6 P6 P" N樓主的物理看來真得補補啊，正方向都沒搞清，還有超重的概念也沒弄明白。
! l" [9 ]8 p+ ?1 e3 e& f3 h9 v
得補，高中物理書都湊齊了，慢慢看吧( Y6 u5 [2 W+ M+ a) i8 I/ _
作者: 浩徐ljzy    時間: 2014-1-24 14:35
表示已經忘了差不多了
作者: emptycch    時間: 2014-1-24 14:39
浩徐ljzy 發表于 2014-1-24 14:35 ) b, _- v6 K5 p% y0 O: \
表示已經忘了差不多了
) c. \& g; C$ r/ f
以后若用的到，是要慢慢補起來的，如果工作上沒有要求那也無所謂的4 R( H# N; w2 L% {
作者: 13863023496    時間: 2014-1-24 15:57
本帖最后由 13863023496 于 2014-1-24 16:00 編輯 ( V  w* H+ N6 k0 s8 L$ A; K
* E  v' Q% a! D2 D- K' `" {5 D8 S( \1 W
自由落體的距離76-28=48米
% G! _$ v/ w. H7 g1 C" X: O∵s=1/2*g*t^2
: h6 \* E+ k, Z: W3 p# l    g=9.8m/s^2
5 |) Y+ B( R8 _3 ^∴48=0.5*9.8*t^2% f8 c! Y6 R& |
∴t=3.1s. c  W# E3 N) n2 x( |( ], S% {
∵v=g*t
8 f4 c* O& }( f. D∴v=9.8*3.1=30.4m/s; a; H  b2 W6 Y* a3 w8 Y
即在28米高度處的速度為30.4m/s
1 `( V9 S& b5 T  O 假設是從地面向上升到28米的高度，速度為30.4 m/s。
! l; l# I0 W$ G∵s=1/2*a*t^2
! R1 p( @9 Q: q4 C    v=at
- b9 r/ i6 K1 d* t+ y ∴28=0.5*at ^2
7 O8 f0 K$ b; e! u1 `    30.4=at8 w2 x, I& i5 D/ ]
∴ t=1.8s1 H. \2 Y5 G0 Q" u
     a=16.9m/s^2
1 n- [* U8 A+ G% X; l ∵ F=ma$ v+ d, C0 q" g3 D/ I
∴ F= 50*17.9/9.8=91.3N
- c5 u3 A0 _1 r3 i所以15米處手受力為91.3+50=141.3N4 J( ]5 _, L1 u$ R$ O
50米處為自由落體，手受力為0N。
作者: huqiang_cool    時間: 2014-1-29 21:21
這個很有意思！什么叫做基本功？



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