2007-09-23 21:34:00陳大光

一些物理想法(牛頓第二、三大定律課程延伸)

本篇只是作者個人單面想法(有點像筆記,內容有些是老師上課說的整理),另有其他篇是和老師討論的結果

1.甲物體施作用力予乙物體,以物體會給甲相等大小的反作用力,若將二物體視為同一系統,我們可以說因:「作用力與反作用力大小相等,方向相反而合力=0」
2.接續1,但是因甲乙二物體所受的力並不在二不同系統上,作用力與反作用力部不會抵銷,也就是說,甲施予乙的作用力並不因已的反作用力而消失,而是部受影響傳給乙,且乙給的反作用力也是不是甲的作用力影響傳給甲。
3.根據上述兩點,有一例題:
有一個25公斤重的行李箱,阿良只用15公斤重的力往上抬,行李箱仍靜止不 動,由此可之下列何者正確:
A行李箱所受合力為0
B行李箱所受合力為10公斤重
C地面給行李箱的反作用力為15公斤重
D地面給行李箱的反作用力為10公斤重
解:
根據牛頓第二運動定律:物體所受合力為零時,運動狀態不變
很明顯得知,因阿良只用15公斤的力抬,行李箱根本就不會動,也就是保持「靜止的運動狀態」,故合力為0,在此剛開始我有點困惑,行李箱所受的力應該是10公斤向下吧,這樣也是「保持靜止的運動狀態」啊!我認為我可能誤解了,如果10公斤向下,那行李箱不就穿破地板囉!所以合力應該為0,但為什麼呢?我應是忽略了第三運動定律吧,阿良給箱子15公斤向上的力,箱子會給阿良15公斤向下的力(不管有沒有被舉起都一樣),這樣合力為零沒錯!而我原本的說法卻將箱子對地板所施的力和阿良的施力混淆囉!順帶一提,C和D選項都應改成地板對箱子的反作用力為25公斤!而再回到我當初的想法,應該可應用到阿良施的力足以舉起箱子的題目吧!
例如:
阿良用35公斤的力舉起箱子
那解就應該分成二部分:舉起過程中和舉起了
過程:代表阿良施35公斤時的狀態,作用力為35公斤,反作用力也是35公斤,這樣阿良受的力為25+35=60(公斤),而箱子也受60公斤向上(原25公斤壓阿良的反作用力和阿良施予的35公斤)吧!
結果:阿良不在施35公斤的力了,而是恆以25公斤支撐箱子,阿良受25公斤重的力,箱子也受25公斤重的力!(支撐力並不算第三定律,而在第二定律討論範圍),詳加討論,箱子得到阿良的反作用力(反箱子的重力),而支撐在那兒,但不影響對阿良施加的重力!

4.關於彈力球的一些討論:
我們可以想像二棵質量和外貌相等的彈力球和木球,在同一地點同一高度自由落體,前者會彈起來,後者也會,但程度差很多!為什麼呢?
首先已給的先決條件:質量和外貌相同和自由落體(無空氣阻力)已排除掉接觸面積差異,所帶動能差異等因素,我們就單就有彈性和沒彈性這兩個的差別來討論吧!
前提:以下是純屬個人猜測,還待討論的推論喔!
推論步驟:
1.先假設彈力球和木球在地球上空約5公尺處降下,質量皆為1公斤(g=10),且 能量不散失!
根據F=ma公式,兩者的所受的力皆為1*10=10N
2.在兩球撞擊到地面時給地板的作用力皆相等(計算:根據s=1/2*g*t*t,5=5*t*t,t*t=1,t=1,所以衝量是:m*△v=1*10=10N,也就是球體給地板10N的力)那地板也給球體10N的力,又根據F=ma,F和m皆同,則二球體所受的a相同,也就是理論上說,彈力球和木球的運動狀態不應有差,彈上去的高度「必須相同」
3.問題在於實驗結果彈力球跳得比木球高,那關鍵就在於「有無彈力」了,我們先來看看彈力球和木球接觸地面一瞬間的狀態,二者接觸處都位有凹陷的情形(木球也是有彈性的),彈力球凹陷較多,所以它會較木球晚點跳起(也就是受力時間較久),這些為的時間差距可能就是破題的關鍵,我認為其實二者所受的反作用力並不會因此受力時間差距而有影響,而在於球體給地板能量的釋放,再此先介紹一下:當你對牆壁揮拳,你所得到的反作用力和你給牆壁的力並不相干,這是大家都已了解的必要前提,那你給牆壁的力怎麼辦呢?我認為將有大部分轉為熱能,而有另一小部分必會散失,而彈力球在停留的瞬間,可能就是得到這一點能量吧!但都已說是一點了,應該不是造成二者彈起高度的落差的主要原因吧!我認為應是彈力球凹陷程度較大,在恢復形變的過程中又給地板另一力而得到較額外的反作用力吧!
5.二人互推,課本上說大人和小孩互推所受的力相同,但因質量不同所以加速度不同,這應是大家都已了解的!在此我想到一個問題,兩人都會後退,但在此不論是誰後退的距離都必較推一個不會動的牆壁短,因為你推的人向後動,會抵銷一部分你的作用力而使所受反作用力較小而得此結果。



曹培 2007-10-06 21:47:36

卓芳羽不是常人XD

第三點,為啥地球施予箱子的力是&quot反&quot作用力?

第三點第二題,25公斤重(地球施予箱子,向下)的箱子受向上35公斤重的力(阿良施予箱子,向上),淨力應該是向上10公斤重吧!
然後因為箱子質量25KG,所以箱子以3.92m/s^2加速度上升。
阿良在把箱子向上抬的過程中,施予箱子的力就是35kgw,反作用力就是35kgw,阿良只會多受35kgw向下的力。

彈力球.....嗯嗯....好囧......
彈力球很接近彈性碰撞吧!
我最近才把動量和動能搞清楚= =|||(我好笨>.<)
動量是力的觀念,動能是能量的觀念。

不過,對於彈力球彈到地上為啥會彈起來,我還不是很清楚= =|||
假設A球與B球質量皆1KG,B靜止,相對於B,A以1m/s撞向B,發生彈性碰撞,B球會以1M/S開始運動,而A則受反作用力而停止。
如果B質量2KG,則碰撞後,A停止,B以0.5M/S向前,如果B是地球,A是彈力球,那彈力球撞擊地球後,彈力球不是應該靜止?地球不是應該獲得極小的加速度?那為何彈力球會彈起?好囧=.=

寶路.蘇菲亞 2007-09-25 13:39:17

兩個質量一樣的球,木球和彈力球,誰的體積大,誰和地面的接觸面大?
我覺得大光你的推論好強喔,真的不是常人所為...

版主回應
?? 2007-09-25 19:40:03
春天兩條蟲 2007-09-24 21:22:36

所以兩者的差別是在恢復時給地面的力量不同
哪如果那一瞬間所得到的反作用力<地面接觸瞬間獲得的力加上物體給的力的話 是不是就不會彈起來了

版主回應
?? 2007-09-25 19:40:42