作者Geigemachen ()
看板Physics
标题Re: [问题] 牛顿第三定律
时间Sun Jan 18 22:06:35 2009
※ 引述《Beachboy (天煞孤星)》之铭言:
: 後来又做到一个选项
: 又卡住
: 甲乙两人以掌相抵,甲以8N之力推乙,乙以5N之力推甲,则两人各受力13N。
: 这选项错在何处?
原题目没有考虑也似乎无意考虑空气摩擦力,我就省略空气摩擦力了。
1.无地板摩擦力的状况
只标出作用力,无摩擦力的不完整力图
甲 乙
8N
------->
<-------
5N
此处8N与5N并无作用力与反作用力的关系,(大小不相同)
原理类似於体重与地板正向力的关系,
如果"甲乙"两者合体视为合体"丙",
甲施给乙的力,必然有乙施给甲的反作用力,
可以保持合体丙,在不受外力(甲乙两者互相作用力以外的力)的状况下,
丙是不受力的(否则就自我矛盾了)。
作用力与反作用力成对的原因,可以来自甲主动施力给乙,
或是乙施力给甲,造成甲被动地施力给乙所造成的反作用力(以上叙述甲乙互换也成立)。
反作用力实例:
老师用藤条施力打学生,学生的身体也施加反作用力给藤条
[即使学生无意打藤条,但是学生却被反作用定律强迫,不得不被动施加反作用力
给藤条]。
客机冲撞施力给双子星大楼,双子星大楼也施加反作用力给客机。
人故意撞墙,没破损的墙会被动地施加反作用力在人身上(墙没有故意要撞人)。
既然大家都认定甲乙没有作用力与反作用力的关连,
我就先认定甲施力8N给乙,乙施力5N给甲,都是"主动"施力。
(皆不含对方施力给自己,自己产生反作用力推给对方)
甲推乙的8N作用力,产生乙推甲8N反作用力
乙推甲的5N作用力,产生甲推乙5N反作用力
(这种反作用力原理很合理也常见,
如"藤条施力给学生=>学生施反作用力给藤条""人施力给墙=>墙施反作用力给人")
标示作用力与反作用力的力图如下,反作用力标示为桃红色:
甲 乙
8N
<-------
8N
------->
<-------
5N
------->
5N
甲所受到的合力为8N+5N向左,乙所受到的合力为8N+5N向右。总力图如下:
甲 乙
13N
------->
<-------
13N
值得注意的是,甲乙
施给对方的力越大,自己受到的力也会越大,
自己的加速度也越大。
此状况下,8N-5N=3N这种算法是错误的,力图上没有物理原因使8N-5N的项次出现。
如果8N并非甲主动施力给乙,5N也并非最终乙的总施力(含自己被动施力)
而是甲主动施力5N,乙主动施力3N,最後两者都是受对方包含主动施力与反作用力的8N。
甲乙互推的力也不会有任何一者是3N
如果甲以10008N的推力推乙,乙以10003N的推力推甲,
则甲会受到20013N的合力向左,乙会受到20013N的合力向右。
2.有地板的静摩擦力的状况(甲乙两人静止的状况下,不受动摩擦力)
考虑摩擦力的前提下,向右8N的与向左5N的反作用力仍然与没有摩擦力时相同,
甲推乙的8N作用力,产生乙推甲8N反作用力
乙推甲的5N作用力,产生甲推乙5N反作用力
地板对甲乙方别施以静摩擦力。甲乙两人静止的状况下,
也就是甲受力小於甲所受的最大净摩擦力,乙受力小於乙所受的最大净摩擦力时,
甲受到静摩擦力,与甲所受的其他合力大小相等,方向相反,
使甲所受净力为0达到静力平衡。
乙受到静摩擦力,与乙所受的其他合力大小相等,方向相反,
使乙所受净力为0达到静力平衡。
乙给甲的总力原是13N向左,甲乙分离後,甲受合力13N原本应该向左移动
此合力13N便作用在左方的地板,地板给甲的静摩擦力的13N向右,
最後甲所受的净力为0。
甲给乙的总力原是13N向右,乙受合力13N原本应该向右移动,
此合力13N便作用在左方的地板,地板给乙的静摩擦力的13N向左。
最後乙所受的净力为0。
摩擦力标示为桃红色,力图如下
甲 乙
13N
13N
13N ------->
<-------
-------> <-------
13N
[地板] [地板]
甲受到净力0N,乙受到净力0N,
但是此事实不会改变"甲给乙的总力是13N向右,乙给甲的总力是13N向左"
这个事实。甲乙施力给对方越大,自己从对方所受的也越大,自已从地板所受的摩擦力
也越大。
此状况下8N-5N=3N的算法是错误的。
两者并不会只受力3N,摩擦力也不只会是3N。
如果8N并非甲主动施力给乙,5N也并非最终乙的总施力(含自己被动施力)
而是甲主动施力5N,乙主动施力3N,最後两者都是受对方包含主动施力与反作用力的8N,
甲乙互推的力也不会有任何一者是3N。
如果甲以1008N的推力推乙,乙以1003N的推力推甲,
地板给甲的摩擦力是2013N向右,地板给乙的摩擦力是2013N向左,
3.有地板的动摩擦力的状况(甲乙中至少有一人移动的状况下)
如果甲移动,
甲所受动摩擦力的大小=地板摩擦力系数*甲的质量
如果乙移动,
乙所受动摩擦力的大小=地板摩擦力系数*乙的质量
这些状况下,移动者的受力与自己的质量有关联。
从原po所列出的题目来看,似乎没有提供甲乙的质量。
(也看不出8N-5N=3N的算法依据何在)。
4.对题意的判断结论
有人质问原题目所问的问题无意义,我个人反而认为原题目是有意义的。
不论甲乙两人所受净力是否为零,甲乙是否受地板的摩擦力(静或动摩擦力)
不影响甲乙互相施给对方的力,我们还是可以算出甲乙互相施给对方的力。
原题目中描述甲以8N之力推乙,乙以5N之力推甲
甲用8N的力推乙,我认为是甲"主动"施加给乙的力,
意涵即为不考虑"乙对甲施力5N,造成甲被动地施力5N给乙"。
乙用5N的力推甲,我认为是乙"主动"施加给甲的力,
意涵即为不考虑"甲对乙施力8N的力,造成乙被动地施力8N给甲"。
原题目虽然没有仔细描述这些细节,但是我认为并不必然导致原题目问了
没有意义的问题。
甲施给乙的力,或是乙施给甲的力越大,实务上可以导致甲与乙受伤,
物理描述也就是甲乙互相施力造成"甲乙两人身体的永久形变"。
原题目虽然没有仔细描述这些细节,但是我认为并不必然导致原题目问了
没有意义的问题。
ps.
想要提出其他答案者,请先验证算法是否满足物理直观与生活经验:
(至少我的算法都满足了)
(0)甲8N的力推乙,乙用5N的力推甲,两者是不是都是完全不含反作用力的?
如果是,原题目为什麽会这麽含糊?
如果不是,你的算法是否满足甲作用於乙的净力(含主动与被动的施力)
等於乙作用於甲的净力?
(牛顿第三运动定律,作用力与反作用力的大小相同,方向相反,
被施力者将反作用力施加给施力者)
(1)甲乙不受任何摩擦力时,甲乙推对方的力越大,自己受对方的力也越大
(类似但是仍有摩擦力的实例,溜冰时一个人推对方的力越大,他自己的加速度就越大,
对方的加速度也越大。
两人太空漫步时,一个人推对方的力越大,他自己的加速度就越大,
对方的加速度也越大)。
(2)甲乙都受到静摩擦力时,甲乙推对方的力越大,自己受对方的力也越大,
自己所受的摩擦力也越大
(3)甲乙都受到动摩擦力时,甲乙推对方的力越大,自己受对方的力也越大,
(4)无论甲乙以什麽方式运动,自己推对方的力越大,自己所受的力越大
也造成自己所受的力越大,可能造成自己受伤的可能也越大。
套入甲乙极大的施力进行验算,(实例如甲乙至少一者是加速中的卡车或超人等等)
是否满足"车祸"常识,自己的车以越大的力撞别人的车子,
自己的车也更容易受损(也会受到对方更大的力)。
如果甲乙都是在太空中的太空梭(摩擦力可忽略),两者本来都是静止的,
在两者非常接近的瞬间(主动施给对方的力,几乎直接等於引擎直接输出的力)
甲的引擎输出1N的力正面撞向乙,乙的引擎输出0N的力正面撞向甲(静止且不施力),
则两者所受的合力都是1N。
甲的引擎输出10001N的力正面撞向乙,乙的引擎输出10000N的力正面撞向甲,
甲受的合力会是1N吗? 乙受的合力会是1N吗?
(5)以上讨论接要附上力图,确定施力者与受力者,还有产生的物理成因,
确定没有乌龙。
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◆ From: 118.168.166.110
※ 编辑: Geigemachen 来自: 118.168.166.110 (01/18 22:07)
※ 编辑: Geigemachen 来自: 118.168.166.110 (01/18 22:13)
1F:推 sukeda:你是在写argument吗XDDD 01/18 22:11
2F:→ Geigemachen:楼上说对了..XDDDD 01/18 22:13
※ 编辑: Geigemachen 来自: 118.168.166.110 (01/18 22:28)
※ 编辑: Geigemachen 来自: 118.168.166.110 (01/18 22:40)
※ 编辑: Geigemachen 来自: 118.168.166.110 (01/18 22:51)
※ 编辑: Geigemachen 来自: 118.168.166.110 (01/18 23:32)
3F:推 epiview:辛苦您了。 基本上我同意您的说法 01/19 00:19
4F:→ epiview:但是话说回来力图在某程度上也是主观的 01/19 00:19
力图怎麽主观法?(又不会导致错误)没有力图的方法更客观吗?
高中与大学的力学都画力图。
5F:→ epiview:如果照主被动的观念 那是否可说由甲主动给8N 01/19 00:20
6F:→ epiview:乙只被动地反推5N 另外3N用於加速? 01/19 00:21
依照(牛顿第三运动定律,如果甲主动向乙施力8N,则乙必然被动给予甲8N的反作用力,
"乙只被动地反推5N"就是错误的,因为违反牛顿第三运动定律。
"另外3N用於加速"也是错误的,因为在没有摩擦力的状况下
甲主动推乙的8N,加上乙推甲所造成的"甲推乙的反作用力"5N,
总共13N,在无摩擦力状况下都用於加速。
即使套用你的数据,即使不使用力图,甲主动给8N是作用在"乙"身上,
即使"乙只被动地反推5N"(暂时套用此错误数据)也是作用在"甲"身上,
甲受力5N,乙受力8N。
依照你的算法,如果甲施力5N给乙,乙施力5N给甲,
那麽甲从乙受到的推力是多少呢?套用F=m_甲*a的F是多少呢?(不应该是0)
如果换成"甲施力50N给乙,乙施力50N给甲",答案会跟5N的版本不相同吗?
7F:→ epiview:问题是否会在"推"的方式呢? 假设两者均以手作为施力媒介 01/19 00:22
8F:→ epiview:那麽一方出8N 一方出5N 便不合理 01/19 00:23
没有不合理,
如果甲是老师,乙是学生
老师与学生还没有互相接触时,
老师的手[肌肉收缩]施力8N主动打学生的手,学生的手[肌肉收缩]施力5N主动打老师,
学生的手给老师的手反作用力8N,老师的手给学生的手反作用力5N。
完全没有不合理。
9F:→ epiview:个人前面讲的"怪"是由此而来。但假若两者互相施力的点不同 01/19 00:24
施力的点即使不同,
此例题明显不考虑转动,因为没有给出施力点位置与甲乙的尺寸。
10F:→ epiview:应该就会如您在本文所述。 敬请多多指教 谢谢 01/19 00:25
无论在哪个点,作用力与反作用力,大小相同,方向相反,作用者与被作用者
相反,都是成立的。即使作用在不同的点,但是以移动的观点来看,
不同的点施力的对象都在同一个整体(甲或是乙)上,是可以相加的。
如果甲施作用力8N给乙的点从甲上的A点发出,那麽乙给甲的反作用力8N也在甲上的A点
与乙施作用力5N给甲上的B点。
考虑移动的问题,甲在A点被乙施反作用力8N,甲从B点被乙施以作用力5N,
甲被视为一个整体。
举个例子,若一板左半重共8N,右半重5N,平放在地面,
则地球本体对此板总共施力13N,此板对地球本体总共施力13N。(不因为不同点而改变)
不论施力的点相同或是不同,应该还是符合本文的力图才是,因为原问题问的
受力是"甲""乙"的整体,而不是甲乙上的特定点。
施力受力的单元是"甲""乙"的整体。
※ 编辑: Geigemachen 来自: 118.168.166.110 (01/19 01:20)
11F:推 lanzhi:力是物体交互作用,所以本身不能施力给自己 01/19 02:55
12F:→ lanzhi:所以乙方不能看成 甲给乙8N 乙在自己对自己施力5N 造成3N 01/19 02:56
13F:→ lanzhi:的乙方受力情形 这样说对不对? 01/19 02:56
14F:→ Geigemachen:楼上说得没错,很清楚 01/19 08:07
※ 编辑: Geigemachen 来自: 118.168.166.110 (01/19 08:16)
15F:推 bergle:原题为「情境」考题,一般说,人与所立的地板之间有摩擦的 01/19 21:55
16F:→ bergle:可能,题意上并没有特别说明他们在光滑平面,故答案是不一 01/19 21:57
17F:→ bergle:定为正确,只能选否! 01/19 21:57
18F:→ adaw:好鸟的情境考题= = 指考如果一题要想这麽久 那还用考吗.... 01/19 23:08
19F:→ epiview:个人表达能力不太好 不好意思 01/20 21:00
20F:→ epiview:首先我并不否认这样脉络下的13N作为答案 01/20 21:00
21F:→ epiview:前面所述力图的主观性并不是指每个人随便画都可以 01/20 21:02
22F:→ epiview:而是说 虽然正确的力图只有一个 但是在画力图的时候 01/20 21:02
23F:→ epiview:是有一定的个人经验或知识在背後支持 或是说个人对题目的 01/20 21:03
24F:→ epiview:翻译 而前述3N的可能性不知道能不能这麽说: 01/20 21:03
25F:→ epiview:5N的作用反作用力在甲乙的手之间 然後甲另外的3N推在其他 01/20 21:05
26F:→ epiview:部分 而乙并未以手施力 故不是"推" 01/20 21:05
27F:→ epiview:我自己也知道这样讲就是在凑3N的答案 不过如前述 01/20 21:06
28F:→ epiview:个人只是想提出一点不同的可能性 感谢以上各位的讨论 01/20 21:07
29F:→ epiview:不小心又推文推好多 真是不好意思 01/20 21:07
30F:推 condensed:为啥会搞得这麽复杂=.=甲施给乙的,和乙施给甲的力一样 01/21 05:46
31F:→ condensed:所以若两者受力都是13N,甲就不可能是以8N施力给乙。 01/21 05:48
32F:→ epiview:就说是为了凑答案... 01/21 10:44
33F:→ epiview:不过照自己前面讲的3N好像也不对XD 嗯~~~~ 01/21 10:45
34F:→ Geigemachen:回bergle,依照我的力图,有摩擦力时也应是13N 01/22 21:33
35F:→ Geigemachen:即使有摩擦力,要满足反作用力定律就是13N 01/22 21:34
36F:→ Geigemachen:如果有摩擦力却无在推者上的反作用力,也违反牛顿第三 01/22 21:40