百科问答小站 logo
百科问答小站 font logo



若有人往电子秤上倒大米,在示数恰好为5kg时停止,那么实际倒下的大米重量多了还是少了? 第1页

  

user avatar   ling-jian-94 网友的相关建议: 
      

这不经典问题了吗,倒出米的速度恒定的时候,实际就是不多不少,盘子的额外受力 = 单位时间落到盘子上的米的冲量 = 单位时间内落下米的质量 * 落到盘子时的速度 = 单位时间内落下米的质量 * 下落耗时 * 重力加速度g = 停止前任意时刻空中的米的质量 * 重力加速度g = 停止前任意时刻空中米的重量,所以等空中的米全都落下来正好就是5kg。

放一根连续不断的绳子也是完全一样的,只不过物理图景略微有一点不同,对于放绳子的问题来说,绳子速度稳定时绳子受重力 = 绳子上端受张力 = 绳子底端单位时间对地面冲量,绳子上每点都有张力,任意两点之间的张力差 = 两点之间绳子的重力,但整个表达式最后跟前面是一样的。


我们来增加一点难度,假如落到的这个秤盘特别有弹性,导致米落在秤盘上弹得跳起来了,不过不会跳出秤盘,那最后停下来的时候米是多了还是少了?

考虑一粒米落下,它落到秤盘上弹起来了,造成的冲量会比刚才讨论的更多——但是别忘了,因为弹起来了,它也没算到秤盘的示数以内。接下来会再次落下再冲击一次,直到最后耗尽能量为止。这时候该怎么讨论呢?

考虑一粒米从下落到最终稳定到秤盘里,它的初始动量是0,结束的动量也是0。根据动量定理,动量差等于在这个过程中受到的冲量之和,冲量可以分为两部分,一部分是重力带来的,它是整个下落时间 * 米粒重量;另一部分是对秤盘造成冲量的反作用,和对秤盘造成的总冲量相等。因此在整个过程中,每一粒米单位时间内造成的平均冲量 = 米粒的重量。因此只要米粒够多,整体上还是满足平均冲量 = 空中米粒的重量(包含弹起来的)。这个动量定理就是这一类下落问题的本质,米粒也好绳子也好都是一样的,对于绳子来说,绳子张力是内力,造成的冲量在各个绳子微元之间相互抵消(最后一个微元可以忽略不计),所以最终也有单位时间平均冲量 = 重量。

如果考虑空气阻力的话,方法也是一样的,只是将空气阻力也算进去,得到 单位时间平均冲量 = 米粒重量 - 平均空气阻力,所以有空气阻力的时候空中的米下落之后,会比之前的示数多一点点。




  

相关话题

  在当下,数学家是否没有物理学家、化学家重要? 
  核聚变为什么到铁就终止了? 
  两辆相向行驶的列车中间站一个人,会发生什么? 
  「计算」会改变信息量么? 
  物理化学应该如何学习?请以这道未知过程的热力学难题为例? 
  把羽毛从太空扔下,会被烧毁,还是飘落到地上? 
  色相为什么是一个环?紫色和红色的波长相差最多,为什么能连接到一起? 
  如果有一节永远有电的五号电池,能用来做什么? 
  蒸发为什么要吸热? 
  抽水马桶大便时屁股被溅到水,是抬高屁股溅的水会少点还是压低屁股溅的水少点? 

前一个讨论
两性人算是人类的进化吗?
下一个讨论
普通人强化30倍能徒手打死棕熊吗?





© 2024-09-19 - tinynew.org. All Rights Reserved.
© 2024-09-19 - tinynew.org. 保留所有权利