作者bbstudent (高级伴读小书僮)
看板tutor
标题Re: [解题] 国中理化 对於速度与动能的疑惑
时间Mon Jan 25 17:41:19 2010
※ 引述《illb (爱使乾地变涌泉)》之铭言:
: 如果我改一下题目,今天有甲乙两个球等质量
: 於等高处静止开始向下作 4m/s^2 等加速度运动
^^^^^^^^ ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
关键字:静止;初速为零。开始,等加速度;可以得知,物体所受的合力。
假设物体皆为1kg,在某星球表面,其重力加速度为4m/s^2;
可知两物体最初由静止"欲"作自由落体。两物体所受到的重力皆为4N
: 於一开始皆施相同力於两颗球上,且作用时间也相同
^^^^^^
这里假设很奇怪。物体最初具有加速度,也就是受到向下的外力作用
现在"一开始"又受到"相同的力",所以这个力量是外加的罗?
所以物体最初所受到的力就有两个外力。
: 但方向为甲向下、乙水平,使其皆产生相同的速度 3m/s,如图
依照你的假设来推断:甲所受的两个外力方向相同,乙所受的两个外力恰好垂直
所以"最初" 甲所受的合力方向向下,乙所受的合力方向与水平方向有俯角
: 甲 ○ 乙 ○──>3m/s
: |
: |
: |
: ˇ3m/s
假设重力4N一直存在(不知道有没有误解你的意思)
你所设的相同的"额外施力"皆作用1秒钟。
造成垂直/水平方向有分别有3m/s的速度变化。
可以推知,平均加速度为3m/s^2,"额外的"相同外力大小为3N(假设施力过程为定力)
--------------------------重点来了-------------------------
要讨论动能变化,要考虑的是外力作功总和 (两外力并非全程,故不考虑合力做功)
所以"最初"甲所受合力为 重力4N向下 + "相同外力"3N向下 = 7N 向下
"最初"乙所受合力为 重力4N向下 + "相同外力"3N向右 = 5N 沿俯角53度
最初静止,初速为零。所以最初1秒内物体朝合力方向作等加速度运动
甲与乙质量皆为1kg,所以甲加速度为7 m/s^2,乙加速度为5 m/s^2
即便利用运动独立性,水平铅直方向分别讨论。
甲最初加速度就不可能是4 m/s^2向下(因为你有施予外力)...矛盾
1秒末甲与乙的末速分别为7m/s 及 5m/s
1秒内甲与乙的位移分别为3.5m向下 及 2.5m沿俯角53度向下....位移也不同
其中甲位移与"相同外力"同方向,乙位移在水平方向的分量为1.5m
接着相同外力除去,向下重力持续作用
甲以7m/s向下的初速,4m/s^2向下的加速度作等加速度直线运动直到落地
乙以5m/s;俯角53度的初速,4m/s^2向下的加速度做斜向向下抛射直到落地
自抛出至落地期间,重力为全程力,其做功量值相同
您所谓的相同量值外力,於施力的一秒内,
对甲乙分别做功10.5J及4.5J。故做功也不同。
物体动能变化 = 重力作功 + 外力於1秒内所做的功
甲乙初动能皆为零。末动能甲>乙
(PS:因为最初假设"由於外力"向下与向右有3m/s的"速度变化"
附上原文:於一开始皆施相同力於两颗球上,且作用时间也相同
但方向为甲向下、乙水平,使其皆产生相同的速度 3m/s
^^^^ ^^^^
故我将3m/s 解读为速度变化,而非末速大小)
: 则最後何者具有动能较大?
: 我的想法是 等质量、施相同力、作用时间相同、即有相同位移,故作功相同
: 而两球一开始的位能相同,故最後动能应该也要相同
结论:
1.甲乙最初的加速度不可能都是4m/s^2向下,除非仅受重力而无"相同大小外力"
2.即便施予相同外力,但考虑最初具有加速度,最初两物体的合力便不相同
3.施力时间相同,位移不同,作功也不同
4.物体最初静止,取星球与物为系统,系统於最初1秒内受到外力(非保守力)做功。
所以力学能不守恒。初动能皆为零,位能差皆相同,但末动能不同。
5.要考虑位能,则须利用能量守恒。
有误请指教,谢谢
: 但若从速度的角度去看,因两球向下加速度相同
: 甲最後的速度较快(向下)、乙的速度较慢(向右下)
: 所以 甲的动能>乙的动能.....
: 我的想法哪边出了问题呢? @@
--
※ 发信站: 批踢踢实业坊(ptt.cc)
◆ From: 123.204.129.78
1F:推 illb:谢谢 解释得很清楚 我了解了︿︿ 感谢 01/27 11:27
※ 编辑: bbstudent 来自: 123.204.129.78 (01/27 22:28)