秋千越蕩越高的物理原理

2024-03-08 09:08

2024-03-08 10:41

秋千越蕩越高的物理原理介紹如下:

我們在蕩秋千時(shí),如果人站在秋千上不動,蕩秋千的運(yùn)動類似于單擺的運(yùn)動。當(dāng)秋千從最低點(diǎn)蕩到最高點(diǎn)的過程中,重力做負(fù)功,系統(tǒng)的動能轉(zhuǎn)化為系統(tǒng)的勢能,當(dāng)秋千從最高點(diǎn)蕩回到最低點(diǎn)時(shí),系統(tǒng)的勢能又轉(zhuǎn)化為系統(tǒng)的動能,整個(gè)過程機(jī)械能守恒,秋千將做等幅擺動。

如果要讓秋千越蕩越高,就必須借助外力,自己蕩秋千,就沒辦法借助外力了,系統(tǒng)也就無法從外界獲得能量。只有通過蕩秋千的人自己與繩子的內(nèi)力做功將自己的內(nèi)能轉(zhuǎn)化為系統(tǒng)的機(jī)械能,而人的內(nèi)力做功又只能靠人在秋千上站起或蹲下來實(shí)現(xiàn)。但當(dāng)人蕩到平衡位置時(shí),雙手用力拉繩,則繩以相同大小的反作用力拉人。

此力克服人的重力做功使人突然起立,人在此時(shí)重心將上移。系統(tǒng)的重力勢能增加。此時(shí)切向速度未變即動能未變,系統(tǒng)的機(jī)械能增加。當(dāng)秋千從最低點(diǎn)蕩到最高點(diǎn)的過程中慢慢下蹲,則在此過程中,重力不再做負(fù)功了,而近乎不做功,甚至還可以做正功。

當(dāng)人升至最高點(diǎn)時(shí)在迅速站起。使重力勢能增大。當(dāng)秋千由最高點(diǎn)蕩回到最低點(diǎn)時(shí)慢慢下蹲,使其重心下降,此時(shí)重心的位置下降,此過程重力仍然做正功。則在一個(gè)周期中重力始終做正功。這樣,蕩秋千的人就可以將自身的內(nèi)能轉(zhuǎn)化為秋千的機(jī)械能。

總之,蕩秋千的人應(yīng)在秋千運(yùn)動到最低點(diǎn)時(shí)迅速站起,然后慢慢下蹲,當(dāng)秋千蕩到最高點(diǎn)時(shí),再猛然站起,過了最高點(diǎn)后再慢慢下蹲,到了最低點(diǎn)時(shí)再猛地站起,以后重復(fù)上面的動作,即秋千越蕩越高。

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