“打水漂”中的物理知识
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关于打水漂的题目
以下是关于“打水漂”的一些题目:
1. “打水漂”是人类最古老的游戏之一,游戏者运用手腕的力量使撇出去的石头在水面上弹跳数次。
如不计空气阻力,则下列说法正确的是()
A. 石头的机械能一直是守恒的
B. 石头与水面接触时石头的机械能守恒,石头在空中飞行时石头的机械能减小
C. 石头与水面接触时石头的机械能减小,石头在空中飞行时石头的机械能守恒
D. 石头无论与水面接触还是在空中飞行,石头的机械能都减小
答案:C。
2. “打水漂”是人类最古老的游戏之一,游戏者运用手腕的力量把撇出去的瓦片在水面上弹跳数次。
在池塘边堤坝边缘A处以水平速度往池中抛掷瓦片。
堤坝截面倾角为53。
坝顶离水面的高度为5m,g取10m/s^2,不计空气
阻力(sin53°=,cos53°=),下列说法正确的是。
()
A. 若平抛初速度为5m/s,则瓦片不会落在斜面上
B. 若瓦片能落到水面,平抛初速度越大,落水时速度方向与水平面的夹角越大
C. 若瓦片能落到水面,平抛初速度越大,从抛出到落水所用的时间越长
D. 若瓦片不能落到水面,平抛初速度越大,落到斜面上时速度方向与斜面的夹角越小
希望以上信息可以帮到您。
返回舱打水漂原理
嘿,朋友们!咱今天来聊聊返回舱打水漂原理呀。
你说这返回舱咋就跟打水漂联系上了呢?这可有意思啦!就好比咱小时候在河边扔石头打水漂,那石头“嗖”地一下飞出去,在水面上蹦跶好几下呢!返回舱啊,就像是个超级厉害的“宇宙石头”。
当它从太空返回的时候,速度那叫一个快呀,跟火箭似的。
要是直接冲进大气层,那摩擦产生的热量可不得了,能把返回舱都给烧没了。
那咋办呢?嘿嘿,这时候打水漂原理就派上用场啦!
返回舱会以一个特定的角度进入大气层,就像我们扔石头要有个合适的角度一样。
然后呢,它就会在大气层的边缘“漂”起来,就跟石头在水面上漂似的。
这一“漂”可不得了,不仅能减少热量的冲击,还能让返回舱慢慢减速呢。
你想想看啊,要是没有这个神奇的原理,那返回舱不就危险啦?这可不是闹着玩的呀!这就好比你骑着自行车冲下一个陡坡,要是没有刹车,那还不得摔个大跟头啊。
咱国家的科学家们可真是太聪明啦,能想出这么巧妙的办法。
他们就像是一群神奇的魔法师,把不可能变成了可能。
每次想到这里,我心里就特别佩服他们,也为咱国家感到骄傲和自豪呢!
你说这返回舱打水漂原理是不是很神奇?它让我们看到了科技的力量,也让我们对未来充满了期待。
说不定以后啊,我们还能利用这个原理做出更多更厉害的东西呢!那时候,我们的生活又会发生什么样的变化呢?真是让人期待啊!
总之啊,返回舱打水漂原理可真是个了不起的发明,它让我们的太空探索变得更加安全和可靠。
让我们一起为科学家们点赞,也为我们伟大的祖国点赞吧!。
抛物线运动公式好的,以下是为您生成的文章:咱们在学习物理的时候,经常会碰到抛物线运动这个概念,而抛物线运动公式那可是解决相关问题的得力工具。
我记得之前有一次去公园,看到几个小朋友在玩打水漂。
那小石子在水面上一跳一跳的,划出的轨迹就有点像抛物线。
当时我就在想,这小小的打水漂里其实也藏着抛物线运动的知识呢。
咱们先来说说抛物线运动的水平方向。
在水平方向上,物体通常以匀速直线运动的方式前进。
这就好比一辆平稳行驶的小汽车,速度不变,一直往前开。
水平方向的位移公式就是:x = v₀ₓ × t ,其中 v₀ₓ 是水平方向的初速度,t 是运动的时间。
再看看竖直方向,这里可就有点复杂啦。
物体受到重力的影响,会做匀加速直线运动。
就好像是坐跳楼机,速度越来越快。
竖直方向的位移公式是:y = v₀ᵧ × t + 1/2 × g × t²,这里的 v₀ᵧ是竖直方向的初速度,g 是重力加速度。
把水平和竖直方向的运动结合起来,就能全面描述抛物线运动啦。
比如说,一个篮球被抛出去,我们知道它抛出时的速度和角度,就能用这些公式算出它能飞多远、多高。
我还想起有一回在学校操场上,体育老师给同学们演示扔铅球。
老师那有力的一掷,铅球在空中划过一道漂亮的弧线。
同学们都在好奇地讨论着铅球能扔多远,我就在心里默默用抛物线运动公式估算了一下。
学习抛物线运动公式,可不仅仅是为了应对考试中的题目。
在日常生活里,也能发现它的身影。
像投篮的时候,怎么才能准确地把球投进篮筐?高尔夫球手击球时,怎么控制球的落点?这些都离不开抛物线运动公式的知识。
而且啊,理解了抛物线运动公式,还能让我们对世界的认识更深刻。
当我们看到烟花绽放,那绚丽的轨迹;当我们看到运动员抛出标枪,那有力的一掷,我们都能从这些美丽的瞬间中,看到背后隐藏的科学原理。
总之,抛物线运动公式虽然看起来有点复杂,但只要咱们用心去学,多联系实际生活中的例子,就能轻松掌握它,发现更多有趣的现象。
打水漂的原理及应用原理打水漂是一种水上娱乐活动,通常使用一块平滑的石头或者木块,在水面上的平滑表面上快速滑行并弹跳。
这种现象的原理涉及到一些基本的物理学知识:1.水表面张力:水分子之间存在着一种相互吸引的力,称为水表面张力。
当外界物体接触到水的表面时,水分子会在水面上形成一个薄薄的层,具有一定的弹性。
2.撞击力和弹性:当物体以较大的速度撞击水面时,会产生强大的撞击力。
同时,由于水表面张力的存在,水分子会迅速向上反弹,这种反弹现象称为弹性。
3.角度和速度:打水漂的效果取决于物体撞击水面的角度和速度。
角度过大或速度过快可能导致物体直接穿过水面而无法形成漂浮的效果。
适当的角度和速度可以使物体在水面上滑行一段距离。
应用打水漂不仅仅是一种娱乐活动,还有一些实际的应用价值。
以下是一些利用打水漂原理的应用:1.水救援:打水漂技巧可以在水救援中发挥重要作用。
悬崖、河流或者溪流等自然环境的救援行动中,打水漂可以帮助救援者从一个岩石或险地滑到水中,然后再从水面弹跳到安全的区域,避免直接下水造成的危险。
2.水警巡逻:一些水域边境警卫单位使用打水漂的技巧来执行巡逻任务。
他们可以快速而安全地穿越大面积的水域,保持对水域的监视和管理,并为应急情况做好准备。
3.水上运动:打水漂也是一种流行的水上运动,比如滑水和冲浪。
在这些运动中,人们利用打水漂的原理,在海浪或湖泊的表面上保持平衡和滑行。
漂移技巧要想掌握打水漂技巧,以下是一些关键的技巧和注意事项:•选择合适的材料:使用光滑而坚硬的物体,如石头或木块,以获得最佳的漂移效果。
避免使用有锋利边缘或不平整表面的物体,以免损害水上设施或造成人员伤害。
•保持平衡:身体的平衡是打水漂的关键。
要保持身体的中心重心,并将重量集中在漂浮物体上,以便更好地控制运动方向和速度。
•调整角度和速度:初学者可选择较小的角度和速度,以更好地掌握技巧。
随着经验的积累,可以尝试更大的角度和速度,但要注意安全。
•穿着适当的服装:为了保护自己免受潜在的水面伤害,穿着合适的服装很重要。
打水漂的物理学原理
打水漂是一种有趣的娱乐活动,它也需要一定的物理学原理来解释其背后的原理和技巧。
下面介绍打水漂中的物理学原理:
1. 牛顿第三定律:当打水漂时,手部向水面施加一个作用力,根据牛顿第三定律,水面就会对手部施加一个反作用力,使石头获得一个速度。
这个速度决定了石头在水面上的跳跃距离和次数。
2. 抛物线运动:打水漂时,石头会以一个抛物线的方式飞向水面。
这个抛物线运动可以通过牛顿第二定律和牛顿第三定律来解释。
当手部向水面施加一个作用力时,石头会受到一个向上的加速度,从而形成一个向上的抛物线运动。
3. 水的阻力和浮力:当石头飞向水面时,会受到水的阻力和浮力。
水的阻力和浮力会直接影响石头的速度和轨迹。
通过调整手部力量和角度等参数,可以控制水的阻力和浮力,从而控制石头在水面上的跳跃距离和次数。
4. 摩擦力:当石头在水面上跳跃时,会受到摩擦力的作用。
摩擦力会逐渐消耗石头的速度和能量,最终使石头停止跳跃。
通过选择合适的石头形状和表面粗糙度,可以减少摩擦力,从而增加石头在水面上的跳跃距离和次数。
总之,打水漂需要考虑到牛顿第三定律、抛物线运动、水的阻力和浮力以及摩擦力等物理学原理。
通过掌握这些原理,可以更好地掌握打水漂的技巧,提高打水漂的表演水平。
同时也可以更好地理解和解释打水漂中的现象和规律,增加对物理学知识的理解和应用能力。
关于“打水漂”现象的物理规律研究——以2023年全国高
考新课标卷Ⅱ一道题目为例
胡发品;彭朝阳;彭刚;龚蕊
【期刊名称】《中学物理教学参考》
【年(卷),期】2024()12
【摘要】应用流体力学知识及牛顿运动定律给出了“打水漂”现象中物体的运动方程,对题目中涉及的背景知识进行补充说明,并应用MATLAB软件对相关参数进行模拟分析;对试题背景进行深入讨论,用能量观分析影响“水漂”次数的因素,解释了“打水漂”时要使石块旋转的原因,回答了其他非水介质中能否发生“打水漂”现象的条件。
【总页数】4页(P54-57)
【作者】胡发品;彭朝阳;彭刚;龚蕊
【作者单位】云南师范大学物理与电子信息学院;红河州教育科学研究所
【正文语种】中文
【中图分类】G632.0
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太空打水漂原理嘿,朋友们!今天咱来聊聊太空打水漂这神奇的玩意儿。
你说太空打水漂,这听起来是不是特别玄乎?就好像咱小时候在河边扔石子打水漂一样,石子在水面上蹦跶几下,那场面可有意思啦!可这太空打水漂可不是在水里,而是在浩瀚的宇宙中呢!想象一下哈,一个航天器就像那小小的石子,嗖地一下飞出去,然后在太空这个“大水面”上也能蹦跶起来。
这是咋做到的呢?其实啊,就是利用了一些特殊的原理和技巧。
咱都知道,在地球上打水漂,石子得有一定的速度和角度,才能在水面上跳起来。
太空打水漂也差不多,航天器得有恰到好处的速度和轨道。
这可不是随便就能做到的呀,得经过科学家们精心的计算和设计呢!要是稍微偏差一点,那可就不是打水漂了,说不定就不知道飞到哪里去啦!这就好比你要骑自行车过一个很窄的桥,你得把握好速度和方向,不然就掉河里啦!太空打水漂可比这复杂多了呢。
你说这太空打水漂有啥用呢?用处可大啦!它能让航天器飞得更远,还能节省燃料呢!就像咱出门,要是能找到一条近路,那不是能省好多力气嘛!而且啊,这太空打水漂的技术可不是谁都能掌握的,那得是真正的高手才行。
这就跟武林高手一样,得有深厚的内力和精湛的技艺。
咱国家的科学家们就是这样的高手,他们能让航天器在太空中玩出漂亮的打水漂!你再想想,要是以后咱能经常看到航天器在太空中打水漂,那得多壮观啊!那场面肯定比放烟花还好看呢!说不定以后还能开发出太空打水漂比赛呢,哈哈!总之,太空打水漂这玩意儿真的是太神奇啦!它让我们看到了人类智慧的光芒,也让我们对未来的太空探索充满了期待。
咱可得好好感谢那些科学家们,是他们让这一切成为可能。
让我们一起为他们点赞,为我们国家的航天事业加油吧!原创不易,请尊重原创,谢谢!。
打水漂背后的物理学侧身弯腰,用力甩你的手腕,手中的石子沿水面飘荡出去……有谁小时侯没玩过打水漂呢?打水漂是人类最古老的游戏之一,这种游戏规则相当简单:看谁的石子在水面跳跃的次数多。
科尔曼·麦吉,美国得克萨斯州人,一直保持着在1992年创造的当今吉尼斯世界纪录。
当时麦吉抛出的石子穿过得克萨斯中部布兰科河,并在河上一直跳跃了38下。
想要尝试击败麦吉吗?看了这篇文章,你就有机会学会最棒的打水漂的方法,因为法国科学家的研究揭开了打水漂的奥秘。
而这个奥秘的揭开却是由一对父子的对话引起的。
父子对话引发的物理学发现直觉似乎告诉人们,使用扁平略圆的石块抛向水面,越用力就越能导致更多弹跳水面的效果;而且石块在抛掷时必须旋转,同时石块需尽可能以较小掠射水面的角度沿水面飞行。
但这里面有没有精确的物理学方程呢?第一次对打水漂背后的物理学感兴趣来源于科学家与他8岁儿子的对话。
一天法国里昂大学利德里克·博凯博士和8岁的儿子出去散步,在一条河边两个人玩起了打水漂,儿子问他,怎样打水漂可以打的更远呢?向千千万万回答儿子问题的父亲一样,博凯博士将自己在小时候就精通的打水漂游戏亲身示范给儿子。
看着石块在水面上留下的朵朵涟漪,物理学家的脑袋冒出了一个离奇的想法:为什么不用物理学的知识把打水漂的过程搞清楚呢?于是这位物理学家开始了艰苦的研究。
日后当记者采访他时,他说“我把打水漂作为一种有趣的业余爱好,而物理学能够帮助我们更好的理解日常生活。
”后来这位科学家的业余爱好变成了一组研究打水漂的方程式发表在2002年的《美国物理学季刊》上。
根据他的方程式,要想达到麦吉所创造的打水漂世界吉尼斯记录的顶峰——38下,要求一块石头以25英里/小时(每小时40公里)、每秒14转的方式抛出,而真正的秘诀在于你扔的石头应当在20度的“黄金角度”撞击水面。
博凯的方程式还预言,石块弹跳,只有在抛掷的初速超过某个临界值时才会发生,旋转的石块能使飞行稳定,并且提高弹跳机率;而且,弹跳次数多寡取决于入射水面石块的速度有多快,当然,这也取决于石块抛掷的初速。
打水漂中的物理学原理
俗话说,有人的地方就有江湖,有江湖的地方必定有一种游戏,那就是打水漂。
想象一下,黄昏时分,晚风清凉,你牵着伴侣的手走在湖边,这时你捡起一片石片扔在水中,你想象中是石片掠过水面,荡起一圈圈涟漪,可是只听扑通一声,身边的伴侣一边抹掉脸上的水,一边还惊恐地望着你,场面是多么尴尬?所以为了各位的幸福,本期就讲讲如何打一个成功的水漂。
从力学原理来讲,石片能从水面上弹起,那必定是水面给它向上的力大于它自身的重力,那我们就需考虑这个力从何而来?当石片掠过水面时,会带动它下面的水快速流动,根据伯努利原理流速越大,压强越小,所以与石片接触的水面压强减小,而更下方的水压不变,这样水体就会对石片产生向上的压力,当压力大于石片的重力时,石片就会往上弹,这样重复多次就是打水漂现象。
了解了打水漂的原理后,怎样才能打出一个完美的水漂呢?事实上,这是个很值得研究的问题,法国科学家克里斯托夫·克拉内就研究了这个问题并将研究成果发在了《nature》上,要知道,有一篇《nature》的文章几乎是可以在国内的任何高校中做教授的,他的研究成果指出,打一个成功的水漂需要几个条件,一是石片的形状,扁平的石片可以通过增大石片与水面的接触面积,获得更大的升力;二是抛射速度和石片自旋转速度,这两者可以通过改变接触面水流速度造成更大的压强差来获得更大的升力,三是抛射角度,实验和理论都证实了当石片首次触水与水面成20度角时效果最好,这是因为无论自旋速度、抛射速度如何,石片与水面的攻角在20°时,石片与水面的接触时间都最少,而该接触时间就决定了能量损耗的大小,接触时间越短能量损耗越少。
以上就是打一个成功水漂的所有要素:尽量用又扁又圆的石片,扔的力量越大越
好最好还能让石片转起来,攻角要尽量做到是20°。
打水漂的物理原理及应用1. 打水漂的定义打水漂是指将物体投掷到水面上,然后物体反弹一次或多次后最终停止在水面上的现象。
这一现象常常是由于物体与水面之间的相互作用产生的。
打水漂既是一种有趣的游戏,也有着一定的物理原理支撑。
2. 打水漂的物理原理打水漂的物理原理涉及到多个因素,包括以下几个方面:2.1 表面张力水是一个具有表面张力的液体,在水面上形成一个能够支撑物体的薄膜。
当物体被投掷到水面上时,物体与水面之间的接触面积较小,因此,水面的表面张力会将物体推回空中。
2.2 重力重力是物体受到的吸引力,具有向下的方向。
当物体抛入水中后,重力会使物体下落,因此,重力是将物体推向水面的原因之一。
2.3 物体形状和密度物体的形状和密度也对打水漂的结果产生影响。
形状较扁平或球形的物体更容易打水漂,因为它们与水面的接触面积较小,与表面张力的作用相对较强。
此外,较轻的物体在水面上的反弹效果比较明显。
3. 打水漂的应用3.1 水上运动和游戏打水漂作为一种有趣的现象,经常被用于水上运动和娱乐活动中。
比如,投掷扁平石块在水面上产生多次反弹,挑战反弹次数的纪录;或者利用打水漂的原理玩起打水漂比赛、抛物线击球等游戏。
3.2 教育演示打水漂的物理原理可以作为物理教学的一个生动形象的演示实验。
通过向学生展示打水漂的现象和解释背后的科学原理,有助于培养学生对物理现象的观察能力和科学思维。
3.3 噪音测试打水漂的声音可以用于进行噪音测试。
通过将声音传感器放在水面上,当物体打水漂时,声音传感器会记录到相应的声波信号。
这种方法可以用于测试环境中的噪音水平,以及对声音传感器的性能进行评估。
4. 打水漂的注意事项在进行打水漂的过程中,需要注意以下事项:•选择合适的物体:选择形状较扁平或球形的物体,以及较轻的物体,这样可以获得较好的打水漂效果。
•确保安全:在进行打水漂时,需要确保周围环境的安全,避免伤害自己和他人。
同时,也要注意不要将尖锐或危险的物体抛入水中。
打水漂物理原理
打水漂是一种常见的水上娱乐活动,又称石子跳水。
它的物理原理涉及到水的表面张力、阻力和重力等因素。
当一块平面石子或小物体被斜着抛向水面时,它的速度和动能会使水面发生微小的凸起,同时将水面向下挤压,这种凸起称为水波。
水波在向外扩散的过程中,会将石子反弹起来并不断跳跃。
打水漂的成功与水的表面张力息息相关。
表面张力是水分子间相互作用引起的,使得表面处的水分子产生一个向内的拉力。
因此,当石子斜着落下时,它会在水面上滑行,而不是立刻沉入水中。
当石子滑行时,它会推动水分子,使水波扩散。
石子在水面上滑行的时间越长,所产生的水波越大,即水波的振幅越高,石子反弹的高度也越高。
另一个影响打水漂的因素是空气阻力和水阻力。
当石子向下冲入水中时,水阻力会让它的速度变慢。
但是,石子在滑行的过程中,受到的水阻力比较小,空气阻力则相对较大。
因此,在水面上滑行的时间越长,石子的速度就会逐渐减慢,直到最终停止在水中或被水面反弹。
此外,石子的重力也会影响它的反弹高度。
石子越重,它的反弹高度就越低。
综上所述,打水漂的物理原理可以归纳为:当石子斜着抛向水面时,它的速度和动能会使水面产生微小凸起,形成水波。
石子滑行的时间越长,产生的水波越大,石子反弹的高度也越高。
在滑行过程中,空气阻力和水阻力会逐渐减缓石子的速
度,直到最终停止在水中或被水面反弹。
打水漂背后的物理学
王一凡
【期刊名称】《读者》
【年(卷),期】2004(000)010
【摘要】@@ 侧身弯腰,用力甩你的手腕,手中的石子沿水面飘荡出去……有谁小时候没玩过打水漂呢?打水漂是人类最占老的游戏之一,这种游戏规则相当简单:看谁的石子在水面跳跃的次数多.科尔曼·麦吉,美国得克萨斯州人,一直保持着在1992年创造的当今这项游戏的吉尼斯世界纪录.当时麦吉抛出的石子在布兰科河上一直跳跃了38下.想要尝试击败麦吉吗?看了这篇文章,你就有机会学会最棒的打水漂的方法,因为法国科学家的研究揭开了打水漂的奥秘.而这个奥秘的揭开却是南一对父子的对话引起的.
【总页数】2页(P44-45)
【作者】王一凡
【作者单位】无
【正文语种】中文
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5.站在巨人背后的人——哈雷对物理学发展的贡献
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打水漂的物理学——有趣物理教辅(动量/气流/旋转)第二次世界大战的时候,英军想轰炸德军的沿海工事,但是飞机很难接近有高射炮保护的海岸。
一名工程师功设计了一种特别的爆炸方案:飞机在安全的范围内尽可能地接近德军的沿海工事,然后飞机尽量贴近水面,从飞机上向德军工事方向投下一枚炸弹,炸弹有一定的旋转速度,只见这时的炸弹能够在水面上一蹦一蹦地接近海岸。
到了岸边由于海岸的阻挡,炸弹无法蹦上海岸,于是贴着岸边沉入水中。
到达距水面10 米深的地方,水的压力引爆了炸药。
德军万万没有想到在水面上一蹦一跳的石头似的东西竟然轻而易举地摧毁了自己防御森严的沿海工事。
5吨重的炸弹为何能在水面上跳跃?这竟然与我们小时候玩的运动游戏——打水漂有关系!打水漂的魅力蓝天白云映衬着平静而碧绿的湖面,令人心清气爽,随手捏起薄薄的石片,贴着水面,用力地甩去,石片在水面上欢快地跳动,荡起一个接一个的涟漪,一圈一圈地散了开去,原本平静的湖面漾着粼粼波光……欣赏着这些,心情也跟着欢快愉悦,打水漂独具魅力。
打水漂是比较古老的游戏或运动,古希腊人就很喜欢,现在的欧美人也很喜欢这项运动,英国皇家航空工程师科尔曼-摩根先生曾因1992年打出了石片舞动38次的水漂而进入了吉尼斯世界纪录,据说他是在一次失恋后迷上了打水漂的。
1995年,北美打水漂协会(NASSA)成立,创建者就是科尔曼-摩根先生,通过这个协会的联系,各地举办了许多打水漂的活动和比赛,许多原本不认识的陌生人在打水漂的共同爱好下成为了好朋友。
2002年,科尔曼-摩根先生创下的世界纪录被一位美国人库尔特.斯坦以石片跳跃40次的成绩打破。
它不需要昂贵的运动器材,不需要很好的身体素质,需要的只是一份闲情逸致,老少皆宜,而且可以很快得到身心的锻炼。
打水漂的受力分析扔一石片,石片可以潇洒掠过水面,甚至可以在水面上跳跃,这背后的物理原理是什么?石片最多可以跳多少次?我们若想打出更多的水漂,甚至想打破石片跳跃40次的世界纪录,需要掌握哪些原理呢?打水漂虽是一个很常见的物理现象,但为了揭开其奥秘,科学家还颇费周折。
打水漂的物理原理模型
打水漂是指在水面上投掷物体,物体在水面上短暂停留后再弹起。
这一现象可以用以下物理原理模型解释:
1. 重力:投掷物体在空中受到重力的作用,向下方运动。
重力可以被表示为Fg = mg,其中m是物体的质量,g是重力加速度。
2. 浮力:当物体在水面上停留时,它受到的浮力等于被物体排开的水的重量。
浮力可以被表示为Fb = ρVg,其中ρ是水的密度,V是物体排开的水的体积,g 是重力加速度。
3. 弹力:当物体与水面接触时,水对物体施加一个向上的弹力,使物体从水面弹起。
弹力可以被表示为Fe = kx,其中k是弹簧常数,x是物体相对于平衡位置的位移。
根据以上原理,可以得到以下的物理模型:
1. 投掷阶段:物体在投掷过程中,受到重力的作用向下运动,忽略了空气阻力的影响,可以使用抛体运动模型描述。
抛体运动的轨迹是一个抛物线,并且最高点在物体运动的中点。
2. 停留阶段:当物体达到最高点并与水面接触时,水对物体施加一个向上的弹
力与物体的重力相平衡,使物体在水面上停留。
3. 弹起阶段:当物体受到弹力作用,它会从水面弹起,继续受重力的作用向上运动。
弹簧的弹力随着物体相对于平衡位置的位移而变化,当物体离开水面时,弹力逐渐减小并最终消失。
需要注意的是,以上模型只考虑了一些基本的物理原理,并忽略了一些其他因素,如空气阻力、水面的表面张力等。
实际情况可能更加复杂。
“打水漂”中的物理知识
摘要
“打水漂”是人类最古老的游戏之一,是指用扁型瓦片或石片,在手上呈水平放置后,用力飞出,石片擦水面飞行,石片碰水面后遇水面再弹起再飞,石片不断在水面上向前弹跳,直至惯力用尽后沉水。
虽然这是日常生活常见的现象,但其中包含了丰富的物理知识,如旋进、流体表面张力、动量守恒等原理。
水漂的影响力不仅在于游戏和运动,它对于航天器返回时载入大气层姿态的控制,汽车和飞机轮胎的设计等均产生了深远的影响。
在这里,我们会向大家解释打水漂现象的实现并阐述打水漂现象的基本原理。
目录
一、“打水漂”的物理原理
二、“打水漂”的选材、最佳姿势和角度
三、历史实验得出结论
四、“打水漂”的动量守恒定律
一、“打水漂”的物理原理
根据流体力学的原理,流速越大压强越小。
当密度比水大的物体掠过水面时,带动它下面的水在非常短的时间内快速流动,从而压强减小,而更下面的水是静止不动的,产生的压强大,如此就对物体产生一个压力,当压力大于物体的重力时,物体就会弹起,这样的情况重复多次,物体就会出现在水面上跳跃的情况。
当压力小于重力时,物体就沉入水中。
此外,当物体旋转时,能更加带动水的流动,跳跃的次数会更多。
打水漂时,需要瓷砖高速旋转,在与水面接触时,水面的弹性给了它向上的冲击力,而且瓷砖旋转越快,打的水漂飞得越高,如果扔瓷砖时向外的速度较快,打的水漂就越多。
二、“打水漂”的选材、最佳姿势和角度
首先选材料很重要的,要找那样比较扁的,最好用瓦片,身体向后倾斜,手臂与身体大约呈45°。
半蹲,瞄准后用臂膀力量发射出去。
用拇指和中指捏住,食指在后,扔出去的时候用食指拔下,让其旋转着扔出,角度应为20度。
(图一)
三、历史实验得出结论
1、在抛掷石头时,其初速必须超过某个临界值(2.5m/s)时才会发生弹跳。
2、弹跳次数多寡取决于石头入射水面时的速度,此速度则取决于石块抛掷的初速。
(图二)
3、弹跳次数亦取决于石头面的触水角度。
石头面若能保持20度左右的“梦幻角度”撞击水面即可以得到最佳的打水漂效果,不仅能以最小的速率(2.5m/s)打出水漂,还可以使石头与水面碰触的时间降到最低,这代表因碰撞
消耗的能量较小,因此有更多的能量保留做后续的弹跳。
但实际上,弹跳次数受角度不稳定因素限制,角度不稳定因素与运动速度无关,因此弹跳次数取决于与继续飞行至关重要的第一次弹跳。
4、旋转的石块能使飞行稳定,并且使其更容易受水面反弹、提高弹跳几率。
5、石头的质量愈大,愈不利于弹跳。
6、一般情况下,每一跳的距离大概在前一跳的80%,然而由于水面的不均匀,有些时候,也会出现后一跳距离长于前一跳的情况。
(图三)
四、“打水漂”的动量守恒定律
我们可以这样解释动量守恒定律在“打水漂”里发挥的作用,当石块与水面相接触时,石块将一部分水向下推开,石块与这部分水作为一个近似封闭的系统,遵循动量守恒,于是,石块向上弹起。
由此产生的弹力可以近似的用流体压强乘以石块与水面接触面积来计算。
我们假设这个弹力刚好等于石块的重力,由此我们可以简单推导出“打水漂”所需的最小速度。
附:最新世界纪录:43岁的拉塞尔·贝尔斯打破了世界打水漂纪录,他扔出的鹅卵石在宾夕法尼亚州的湖上前行了76米,跳跃51下。
参考文献:
① <American journal of physics> v. 71, Feb. 2003:151 p.
② <Nature NatureNature Nature> v.427,Jan.1,2004:29 p.
③图一转自:<American journal of physics> v. 71, Feb. 2003:151 p.
④图二转自:<American journal of physics> v. 71, Feb. 2003:152 p.
⑤图三转自:<Nature NatureNature Nature> v.427,Jan.1,2004:29 p.。