荡秋千的物理原理
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球童解释新闻来源:点击数:645 更新时间:2010-7-20 14:18:42 收藏此页球童是高尔夫球场内从事为球员和打球客人提供球场指南、记码、挑选球杆、查看球洞区、给予技术帮助的球场技术人员。
在美国,球童是独立签约人。
当球手的奖金不到1万美元时,球童可以得到5%;当球手的奖金超过1万美元时,球童通常可以得到7%或更高的报酬。
在我国,球童的年收入从2万元到4万元不等。
有人说:“职业高尔夫是有球童的高尔夫。
当职业高尔夫球手在球场一待就是8小时或更长时间,球童的陪伴也就成为球场上不可缺少的。
”正是因为有了球童的陪伴,才使高尔夫爱好者领悟到了友谊、尊重、平等、理解等高尔夫运动本身以外的人性中最真实的精神。
专业球童知名的球员通常都有了自己专属的球童,一方面,他们比较了解球员的击球特征,适时给予建议和鼓励,另一方面,经过长期密切的合作所培养出来的类似朋友般的感情,可以共同发挥战斗力,使球员不至于有孤军奋战之感,进而能更好地发挥球员的竞技水平。
专业球童不但是球员“球童”,而且还帮助他们打理私人事务,更是球员减除强大精神压力和最佳的讨论对手。
除了高尔夫只是以外,随时察言观色,在适当的时候给予球员鼓励。
每次球员转场时,必须事先详细了解场地情况,在紧张的情况下给予球员正确的信息。
他们的压力其实并不亚于职业球员,非一般人可以承担。
因此,高尔夫竞技场上经常可以见到夫妻、父子、兄弟排档的现象。
除知名的球员外,一般的球员是请不起专属球童的,那么球童就由比赛地提供,这样费用可以低很多。
职业比赛虽是温文尔雅的君子之争,其实竞技运动的较量总是刀光剑影的,况且一杆之差也许就是10万美元,因此,随行球童除了适时给予帮助外,尤其不可以触犯规则,轻则可能被罚杆,重则可能使球员失去比赛资格。
所以在球场举行大型比赛前,一般要对球童进行约3个月的集训,以便详细了解比赛规则。
由于高尔夫竞赛规则的规定,在比赛过程中,球员受限于只能与自己的球童讨论有关球杆的选择、风向、距离等问题,错误的建议常常会是一连串灾难的开始。
荡秋千中的科学原理是什么荡秋千是一种儿童常见且受欢迎的游乐设施,不仅能够让孩子们享受快乐时光,还有助于促进他们的身体协调能力和平衡能力的发展。
荡秋千的科学原理主要涉及到重力、加速度和惯性等物理概念。
本文将详细介绍荡秋千中的科学原理。
首先,我们先来了解一下什么是重力。
重力是万有引力的一种,是地球等天体吸引物质的力。
重力作用在物体的质心上,使得物体向地心方向下落。
当我们坐在荡秋千上时,座位下方的重力对我们有一个向下的拉力。
这个向下的重力拉力是荡秋千保持我们在荡动过程中始终向内的一个重要原因。
在荡秋千的过程中,人体会不断发生向前和向后的摆动。
这是因为在荡秋千时,人体会随着荡动轨迹的变化而改变速度和方向。
我们需要知道加速度和惯性这两个物理概念。
加速度是一个物体在单位时间内改变速度的大小和方向。
在荡秋千的过程中,我们可以发现,当我们向前荡动时,速度会逐渐增加;当我们迎着荡动方向向后摆动时,速度会逐渐减小。
这就是加速度的影响。
惯性是物体保持其状态(包括静止和匀速直线运动)的性质。
当我们荡秋千时,我们的身体会受到加速度的影响,而继续沿着原来的方向继续运动。
这就是惯性的表现。
当我们向前荡动到达最高点,座位开始向后运动的时候,我们的身体会因为惯性而继续向前运动,直到座位向后摆动足够大的角度,才会带动我们的身体向后摆动。
同样的,当座位向前运动的时候,惯性也会使我们的身体继续向后摆动,直到座位向前摆动足够大的角度,我们的身体才会继续向前摆动。
荡秋千时,我们感受到的快乐和身体协调能力的发展与上述科学原理有密切关系。
在荡秋千的过程中,我们通过调整重心和运用力量来改变自身的速度和方向。
通过不断调整重心和运用力量,我们能够控制自己的运动。
这一过程不仅有助于培养我们的协调能力,还能锻炼我们的平衡能力和身体控制能力。
总结起来,荡秋千的科学原理主要涉及到重力、加速度和惯性等物理概念。
重力使座位保持我们在荡动过程中向内;加速度影响我们的速度和方向;惯性使我们的身体在荡动过程中保持一定的状态。
荡秋千的⼒学分析.doc荡秋千的⼒学分析摘要:荡秋千实际上就是参数振动的⼀种,为了测定其振动参数,本⽂通过对参数振动的研究,在荡秋千的过程中,⼈缓缓站⽴,当秋千荡到前后两侧最⾼位置时,⼈直⽴。
由⼈、板和悬索组成的系统重⼼在作周期性的升降,模拟于单摆中摆长的周期性变化,从⽽⽤参数振动的⽅法求得相应的参数。
关键词:荡秋千;参数振动;单摆引⾔秋千是中国古代北⽅少数民族创造的⼀种运动。
春秋时期(公元前770~前476年)传⼊中原地区,因其设备简单,容易学习,故⽽深受⼈们的喜爱,很快在各地流⾏起来。
汉代(公元前206年~220年)以后,秋千逐渐成为清明、端午等节⽇进⾏的民间体育活动并流传⾄今。
新中国成⽴后,随着各种现代体育项⽬的兴起,秋千运动除在少数地区仍⼴为流⾏外,在中国⼤部分地区已成为⼉童的专项活动。
1986年2⽉,国家体委制订了《秋千竞赛规则》(草案),同年,秋千被列为全国少数民族体育运动会正式⽐赛项⽬。
到1999年第六届全国少数民族运动会,秋千已发展为包括6个单项的较⼤项⽬。
秋千⽐赛规定,只限⼥⼦参加,分设单⼈、双⼈和团体赛,项⽬分⾼度⽐赛和触铃⽐赛。
⾼度⽐赛以在规定的试荡次数内荡达的最⾼点来计算成绩,触铃⽐赛是以在规定的⾼度上和时间内运动员触铃的次数来计算成绩。
⽐赛场地为20x8⽶的长⽅形平坦地⾯,秋千架⾼12⽶,起荡台⾼1.3⽶。
在⾼度⽐赛中,选⼿均有6次试荡机会,⽽在触铃⽐赛中则只限1次。
秋千运动不仅是⼀项精彩的竞赛运动,更能够锻炼⼈的意志,培养勇敢精神。
同时,它对⼈体⽣理机能的健康发展也是⼗分有益的。
那么,我们⽤⼒学知识来分析⼀下它吧。
1.荡秋千的⼒学分析1.1参数振动参数振动是除⾃由振动、受迫振动和⾃激振动以外的⼜⼀种振动形式,产⽣参数振动的系统称为参变系统。
参数振动由外界的激励产⽣,但激励不是以外⼒形式施加于系统,⽽是通过系统内参数的周期性改变间接地实现。
由于参数的时变性,参数振动系统为⾮⾃治系统。
荡秋千的物理原理简单易懂
荡秋千的物理原理可以通过以下几个方面来解释:
1. 重力:荡秋千时,人体的重心会不断地从一个侧面倾斜到另一侧,这是因为重力的作用。
荡秋千时,人体将通过静摩擦力和篮球比分,篮球即时比分重力来维持平衡,使人体的重心保持在荡秋千的座位上。
2. 力的平衡:当一个人在荡秋千时,他倾斜身体以改变自己的重心位置。
这个倾斜的动作会使身体受到一个回复力,使其恢复平衡。
当人体倾斜到最高点时,回复力最大,当人体倾斜到最低点时,回复力最小。
这种力的平衡使人可以无限期地在荡秋千上保持运动。
3. 动能转换:当一个人开始荡秋千时,他会先从静止状态开始荡秋千。
他的势能逐渐转化为动能,当他荡到最低点时,动能达到最大值。
这时,人的势能最小。
当人开始向上摆荡时,动能逐渐减小,而势能逐渐增加,直到达到最高点时,动能最小,势能最大。
这种动能和势能的转化使人可以保持荡秋千的运动。
综上所述,荡秋千的物理原理涉及重力、力的平衡和动能转换。
通过这些原理的作用,人可以在荡秋千上保持运动。
荡秋千的物理成因分析与教学拓展1 引入秋千是一项很刺激的娱乐项目(图1),人们可以尽情地去体验因超重、失重所带来的快感。
秋千荡得越高,摆幅越大,就越刺激,但由于空气阻力和摩擦阻力的作用,秋千最终会停下来,如何让秋千维持摆动甚至荡得更高?这涉及到荡秋千的动力学问题。
近年一些高考与复习试题也常常出现此类问题,如:例1、如图是荡秋千的示意图(图2)。
最初人直立站在踏板上,两绳与竖直方向的夹角均为θ,人的重心到悬点O 的距离为l 1;从A 点向最低点B 运动的过程中,人由直立状态自然下蹲,在B 点人的重心到悬点O 的距离为l 2;在最低点处,人突然由下蹲状态变成直立状态(人的重心到悬点O 的距离恢复为l 1),且保持该状态到最高点C 。
设人的质量为m ,不计踏板和绳的质量、不计一切摩擦和空气阻力,求(1)人第一次到达最低点B 还处于下蹲状态时,两根绳的总拉力F 为多大?(2)人第一次到达最高点C 时,绳与竖直方向的夹角α为多大?(可用反三角函数表示)例2、关于荡秋千,为什么能越荡越高,下列说法正确的是( )A 、秋千所受到的外力有重力和吊绳的拉力,重力是保守力,绳的拉力在秋千运动的过程中处处与踏脚板的运动方向垂直而不做功,所以秋千运动符合机械能守恒定律B 、荡秋千时,在最高点处人应站直,此时人的重心位置高,势能大,到最低点时人要下蹲,让势能转化为动能C 、荡秋千时,是人的内力的功转化成了荡秋千时的机械能D 、内力做功是不能改变物体的运动状态的其实荡秋千的动力学是相当复杂的,对高中生来说,想要解决此类问题还比较困难,下面我们通过建立合理的模型仔细地研究这个问题。
图2 图1朝鲜族体育 活动站立荡秋千2 建模分析首先,我们分析一下人的运动(忽略秋千绳子以及踏板的质量)。
在荡秋千的过程中由于人肢体伸展变化多端,人各部分的运动也复杂多变,这导致了荡秋千问题的复杂性。
如果人的身高比秋千绳长小得多时,人身高的变化相对绳子的长度就可以忽略不计,我们可把人粗略看作是单摆的来回振动,但有时绳子的长度比人的身高长不了多少,人身高变化的影响就不能忽略,不能简单地看作单摆的运动。
荡秋千的物理成因分析与教学拓展1 引入秋千是一项很刺激的娱乐项目(图1),人们可以尽情地去体验因超重、失重所带来的快感。
秋千荡得越高,摆幅越大,就越刺激,但由于空气阻力和摩擦阻力的作用,秋千最终会停下来,如何让秋千维持摆动甚至荡得更高?这涉及到荡秋千的动力学问题。
近年一些高考与复习试题也常常出现此类问题,如:例1、如图是荡秋千的示意图(图2)。
最初人直立站在踏板上,两绳与竖直方向的夹角均为θ,人的重心到悬点O 的距离为l 1;从A 点向最低点B 运动的过程中,人由直立状态自然下蹲,在B点人的重心到悬点O 的距离为l 2;在最低点处,人突然由下蹲状态变成直立状态(人的重心到悬点O 的距离恢复为l 1),且保持该状态到最高点C 。
设人的质量为m ,不计踏板和绳的质量、不计一切摩擦和空气阻力,求(1)人第一次到达最低点B 还处于下蹲状态时,两根绳的总拉力F 为多大?(2)人第一次到达最高点C 时,绳与竖直方向的夹角α为多大?(可用反三角函数表示)例2、关于荡秋千,为什么能越荡越高,下列说法正确的是( )A 、秋千所受到的外力有重力和吊绳的拉力,重力是保守力,绳的拉力在秋千运动的过程中处处与踏脚板的运动方向垂直而不做功,所以秋千运动符合机械能守恒定律 归属学科论文编号 图2 图1朝鲜族体育 活动站立荡秋千B 、荡秋千时,在最高点处人应站直,此时人的重心位置高,势能大,到最低点时人要下蹲,让势能转化为动能C 、荡秋千时,是人的内力的功转化成了荡秋千时的机械能D 、内力做功是不能改变物体的运动状态的其实荡秋千的动力学是相当复杂的,对高中生来说,想要解决此类问题还比较困难,下面我们通过建立合理的模型仔细地研究这个问题。
2 建模分析首先,我们分析一下人的运动(忽略秋千绳子以及踏板的质量)。
在荡秋千的过程中由于人肢体伸展变化多端,人各部分的运动也复杂多变,这导致了荡秋千问题的复杂性。
如果人的身高比秋千绳长小得多时,人身高的变化相对绳子的长度就可以忽略不计,我们可把人粗略看作是单摆的来回振动,但有时绳子的长度比人的身高长不了多少,人身高变化的影响就不能忽略,不能简单地看作单摆的运动。
荡秋千的力学原理
荡秋千是一项受欢迎的娱乐活动,它的力学原理主要涉及到重力、惯性和周期振动。
首先,荡秋千的运动是由重力驱动的。
当人在荡秋千时,重力会不断地拉扯着秋千向下运动,同时也会让人向下受力,使人的速度不断加快。
其次,荡秋千也涉及到惯性。
当人达到秋千的最高点时,重力的作用力变为零,但人的惯性会让人继续向上运动一段距离,直到惯性力被重力再次截断。
最后,荡秋千的运动也是周期性的振动。
当人荡向秋千的最高点时,人和秋千都具有最大的位移和速度。
而当人荡回秋千的最低点时,人和秋千都具有最小的位移和速度。
这个周期性的振动是由重力和惯性的相互作用所引起的。
总的来说,荡秋千的力学原理涉及到重力、惯性和周期振动的相互作用。
这个过程非常有趣,同时也有助于加深对物理学知识的理解。
- 1 -。
“荡秋千”过程中常见物理现象分析作者:肖惠博来源:《中学教学参考·理科版》2018年第03期[摘要]“荡秋千”是孩童时代喜欢的运动,其中有丰富的物理内容。
文章基于物理知识,就无阻力无助推、有阻力无助推及无阻力有助推三种情况进行分析。
[关键词]荡秋千;周期运动;摆角;摆动幅度[中图分类号]G633.7[文献标识码]A[文章编号]16746058(2018)08005202一、引言“荡秋千”作为孩童时代喜欢的运动,几乎每个人都曾经历或目睹过。
然而,人们对其中的物理知识却知之甚少。
常见且最简单的秋千由两根长度同为l的细绳和座板构成,两绳的一端被悬挂起来,另一端固定在座板的两端。
一个坐在座板上的小女孩玩荡秋千运动,假设这是她人生的第一次“荡秋千”,没有任何技巧,只能在家长的帮助下才能荡起来。
稍加留意,人们会注意到:(1)小女孩坐在座板上围绕一个平衡位置荡来荡去;(2)如果没有大人助推,小女孩的荡幅会越来越小,直至停止;(3)为了保证小女孩持续荡来荡去,必须有大人助推。
然而,家长的助推是否得当,会直接影响到秋千摆动的规律和幅度。
本文运用物理知识,对“荡秋千”过程中的现象进行分析。
二、理想情况下秋千运动规律分析理想情况是指:(1)细绳长度l远长于摆动幅度;(2)相对于小女孩体重,细绳和座板的重量可忽略;(3)摆动过程中未受到任何阻力作用。
在这样的理想情况下,小女孩荡秋千可模拟为质量为m的摆球的单摆运动[1],如图1所示。
摆球受到的重力为mg,其中g=9.8m/s2,该重力可以分解为沿细绳方向的平行分量F∥=mgcosθ和垂直于细绳方向的垂直分量F⊥=mgsinθ。
只要摆角θ不超过临界角θc[2],平行于细绳的重力分量F∥和细绳张力Fl大小相等、方向相反,以保证细绳始终处于直的状态,而垂直于细绳的重力分量mgsinθ驱使摆球来回摆动。
运用牛顿第二定律,可以写出摆球沿摆动弧线切线方向的运动方程,即md2sdt2=-mgsinθ(1)其中s是摆动弧长,θ是摆角,两者间的关系为θ=sl。
习题一解答1-1 决定刚体的转动惯量的因素有哪些?答:刚体的转动惯量与下列因素有关:①质量的大小;②质量的分布情况,即刚体的形状、大小和各部分的密度;③转轴的位置.1-2花样滑冰运动员在运动中如何改变自身的旋转速度?答:花样滑冰运动员,当绕通过重心的铅直轴高速旋转时,由于外力(重力,支撑力)对轴的矩为零,角动量守恒,通过改变自身的转动惯量,来改变角速度.例如,当他在旋转过程中突然把手臂收起来的时候,他的旋转速度就会加快.1-3试应用角动量和转动惯量的概念来解释荡秋千的原理.答:当系统不受外力作用时,总角动量保持不变.当然荡秋千时还受到地心吸引力,但可忽略这一作用力.物体的角动量是物体的转动速度乘以它的转动惯量.物体质量中心越靠近旋转轴, 转动惯量就越小,由于角动量为常数,所以物体的转动速度就会增加.反之,物体的转动速度就会减少.1-4形变是怎样定义的?它有哪些形式?答:物体在外力作用下发生的形状和大小的改变称为形变.形变包括弹性形变和范(塑)性形变两种形式,弹性形变指在一定形变限度内,去掉外力后物体能够完全恢复原状的形变,而范(塑)性形变去掉外力后物体不再能完全恢复原状的形变.1-5杨氏模量的物理含义是什么?答:在长度形变的情况下,在正比极限范围内,拉伸应力与拉伸应变之比或压应力与压应变之比,称为杨氏模量.杨氏模量反映物体发生长度形变的难易程度,杨氏模量越大,物体越不容易发生长度变形.1-6动物骨骼有些是空心的,从力学角度分析它有什么意义?答:骨骼受到使其轴线发生弯曲的载荷作用时,将发生弯曲效应.所产生的应力大小与至中心轴的距离成正比,距轴越远,应力越大.中心层附近各层的应变和应力都比小,它们对抗弯所起的作用不大.同样,骨骼受到使其沿轴线产生扭曲的荷载作用时,产生的切应力的数值也与该点到中心轴的距离成正比.因此,空心的骨头既可以减轻骨骼的重量,又不会严重影响骨骼的抗弯曲强度和抗扭转性能.习题1-1 当滑冰者转动的角速度原为0ω,转动惯量为0I ,当他收拢双臂后,转动惯量减少1/4,这时他转动的角速度为是多少?他若不收拢双臂,而被另一滑冰者作用,角速度变为02ωω=,则另一滑冰者对他施加力矩所作的功W 是多少?解:由角动量守恒定律得:ωωI I =00,即 4/3000ωωI I = 得 3/40ωω= 加力矩所作的功 200200200221)2(212121ωωωωI I I I W -=-=20021ωI W =1-2 一个每分钟78转的电唱机转盘在电动机关掉后逐渐慢下来,并与30s 内停止转动。
The swinging physics principles
【Abstract】This paper reference of various literature on the basis of former using angular momentum conservation from different aspects, such as mechanical energy conservation, torque, analyzes the swing work method of mechanical principle and function conversion problem.。
【Keys】Swing; Energy conversion; Torque work; Angular momentum conservation 荡秋千在我国有着很悠久的历史,秋千大约在战国时代就有了.据南朝梁代宗懔著的《荆楚岁时记》说:糖(即秋千的古写)本北方山戎之戏,以习轻趣者.后中国女子学.乃以彩绳悬木立架,士女炫服坐立其上,推引之,名日:糖.楚俗谓之施钩,涅巢谓之骨索.唐朝诗人王建有《秋千词》描写少女子比赛荡秋千的情景:
长长丝绳紫复碧,塌塌横枝高百尺.
少年儿女重秋千,盘巾结带分两边.
身轻裙薄易生力,双手向空如鸟翼.
下来立定重系衣,复畏斜风高不得.
旁人送上那足贵,终睹明蹭斗自起.
回回若与高树齐,头上宝钗从堕地.
眼前争胜难为休,足踏平地看始愁.
很明显,古人就知道了秋千的乐趣之外的物理原理,从现在物理学角度,我们可以从以下三种情况来分析荡秋千时的物理原理。
第一种情况,我们设定:把秋千拉到一定的高度,然后松手,让秋千自由振荡。
这时我们可以解释为:当秋千在最高处时,重力势能最大,动能为零,下降过程中,重力势能逐渐减少,动能逐渐增大;到达底部时重力势能为零,动能最大;接下来,秋千速度逐渐减少,动能逐渐减少,重力势能逐渐增大;到达顶部,重力势能最大,动能为零。
如此周而复始重复上述过程,重力势能与动能相互转化,如果不考虑空气阻力,机械能守恒。
这是我们经常讲解的东西,学生也比较容易接受。
第二种情况,我们设定:秋千开始时是在最底部静止,然后由另外的同学推动秋千振荡,同时周期性的不断给秋千一个推力,从而使秋千不断的升高。
这个过程怎么解释呢?我认为,推秋千的人给秋千施力的过程,就是秋千加速的过程,也就是秋千动能增加的过程。
重复性的推动秋千,就是秋千的动能不断增加的过程,而秋千在离开推秋千以后又把增加的动能转化为重力势能,整个秋千系统重力势能不断增加,其高度也越来越高。
第三种情况,我们设定:没有另外的人推秋千,只有一个荡秋千的人,他也可以把秋千从静止,逐步荡的越来越高。
仔细观察、分析,我们会发现,开始时,如果荡秋千的人立在秋千上不动,秋千又是处在最底处,他是不可能将秋千荡起来的!他要将秋千拉开一段距离,然后迅速登上秋千,这时秋千就能在小幅度内自由振荡,动能、势能不断转化。
接下来再仔细观察,当秋千在最高处时,人是直立在秋千上的,秋千向最底处运动时,人会迅速的向下蹲,到达底部,人已经处在蹲的状态,秋千继续运动,人又会慢慢的站立起来,到达最高处,人已经是直立在秋千上了。
如此周而复始,荡秋千的人会把秋千荡的越来越高,甚至会荡到水平状态。
显然,单纯用动能、势能的转化与守恒来解释是解释不通的。
因为秋千的高度不断增加,重力势能不断增加,不能和动能守恒!
对于前两种情况,我们可以把秋千看做是一个单摆,我们在起摆的时候给它能量:在最低点给它一初始速度即动能,或者增加它的起摆高度即势能。
于是秋千就会像单摆一样,在空气阻力和摩擦力的作用下做阻尼振动,最终我们原来施与的初始能量会在阻力的作用下逐渐耗尽,然后秋千就会停止摆动。
像前两种情况,因为在荡动过程中秋千的质心始终没有发生变化所以我们可以把它模型化处理,把系统与单摆等效,但对于第三种情况,由于人在荡动过程中的适时上下起伏,造成了秋千质心的变动,我们就很难使它模型化,那么我们就必须另辟蹊径去解开其中的奥秘。
但是在窥秘之前,我们先来用物理原理去验证一下这个看似不符合能量守恒的运动的可操作性。
如下面的演示图所示,秋千摆到最右端时,人蹲下,质心为A,此时摆长为l;摆到最低点B 时,人突然站立,质心为C,此时摆长为l′。
设初始的摆角为θ,后来的为θ′。
现在我们要做的就是证明D点比A点的重力势能大。
首先,秋千从最右端的A 点摆到中间的最低点B 的过程中,如果忽略各种阻力,由秋千、人和地球所组成的系统机械能是守恒的。
于是我们有
处理之后我们可以得到
(1)
如上式我们可以列出从C到D的机械能守恒式,如下
对此我们同样可以得到:
(2)
这样我们就将秋千上下的运动分离开来,现在我们讨论最低点的情形,在最低点人突然站起来,人的质心从B上升到C,在这一过程种人受到重力和绳子的拉力作用,但这两个力对悬点的力矩是零,那么运用角动量守恒我们有
(3)
因为l′<l,所以>。
利用(3)式我们可以把(2)式改写为:
(4)对比(1)和(4)式我们可以得到
从而有
这样我们就证明了单靠荡秋千的人的适时下蹲和直立是可以让秋千的摆幅越来越大的,也就是说确实可以做到不依靠外力而使秋千越荡越高。
这样我们就确定了用第三种方式荡秋千的实际操作性,现在我们最大的问题就是解决这里面存在的“能量不守恒”问题了,因为我们没有给秋千施加任何外力,可是秋千却可以越荡越高,能量越来越大,凭空多出的那么多能量哪里来的?这才是我们今天要解决的关键问题。
可以预见,其实所谓的能量不守恒只是一个假象,或者是我们的一个疏忽,因为在研究整个问题的过程中我们始终忽略了人得存在,有经验的人知道如果我们自己用第三种方式荡秋千的话,荡完我们会发现其实我们并不会感到舒适轻松,相反会觉得非常累,这就说明我们在荡秋千的过程中消耗了自己的体力,进而为系统提供了能量,使得秋千越荡越高,具体情况我们可以取从B到C点人迅速直立的这一过程来分析得到。
从B到C点,秋千速度从突变到,正是系统能量变化的关键过程,这一过程中人迅速直立起来克服重力做功改变上升和下降最低点的速度,有
也就是说正是人做功才给了秋千系统能量,使得秋千可以越荡越高,所具有的机械能越来越大。
这样我们就基本解决了这个有关系统能量的问题,然而却还不够完美,因为我们只是去其中一段,也可以说是一点去研究它的,在其它的运动过程中是否也满足机械能守恒?我们不得而知,对此我们可以简要用力矩做功来分析荡秋千的整个运动过程。
我们重新来看一下第三种情况下运动过程,首先从A点开始下摆,这时人迅速下蹲,于是沿绳的方向上系统质心下降重力矩增加,在上升过程人始终保持直立这时重力矩始终比下降时小,一个周期里力矩总是做正功,如此反复循环累积从而使得秋千系统获得越来越多的能量,秋千便可以越荡越高。
这样我们就大致解释清楚了秋千在荡动过程中的各种力学原理,与能量转化的过程。
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