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如果一个球从移动的汽车上垂直向上扔出去,它会落在哪里?

编辑:网友投稿来源:互联网整理更新时间:2020-06-29 09:30:28

看,这就是为什么年轻的物理学学生应该读牛顿的《原理》——因为通过他的黑白作品,牛顿从他的坟墓里给我们所有人传递了一个无声的信息,直到今天。这个无声的信息是什么?用数学解决物理学中的难题。换句话说,没有数学的物理不是物理。

幸运的是,这种情况下的数学可以匹配上高中和高中的水平。

如果机械工程的计算程序作为一门学科,专注于为精确问题提供近似解,那么(理论)物理的计算程序作为一门学科,则相反,专注于为近似问题提供精确解。

为了证明给定问题陈述的模糊性,以及数学是如何与物理相互交织的,让我们一起解决一些相关的问题,并见证一个事实,即问题陈述并不像乍一看那样明显。

问题1/4:一个半径为半径的轮子,相对于路面以恒定的线速度沿直线运动。从车轮上分离出一小块污垢,如图1所示:

如果一个球从移动的汽车上垂直向上扔出去,它会落在哪里?

问题:当物质点D下落到地面时,它的最大高度ymax是多少?

答:在这种情况下,因为我们已经确切地知道了你的球和汽车的分离位置,所以把参考系xOy的原点放在道路表面的点D的水平投影上是有意义的。

在所选的参考系中,分离时D点的速度vt的方向与车轮的外表面相切。那么vt的大小呢?

看,这取决于-,如果车没有打滑,没有被卡住,那么vt的大小就等于车速度的大小,vt=vc。

因此,我们的球从汽车分离的那一刻,它进入了自由飞行运动的阶段,在那里,为了初中/高中的议程,我们忽略了各种实际的物理现象,以避免解微分方程。

是它吗?不。不是真的。如果我们的车在路上没有打滑,那么他们的接触点T保持静止。但如果汽车在滑动,那么T点就会获得额外的相对运动——相对于路面的额外运动。因此,此时分离切向速度vt的大小小于vc: vt

相反,如果汽车就地就卡住了,旋转轮恶意,但不会在任何地方对道路表面的切向速度的大小分离vt将大于vc: vt > vc,相应地,D将攀升的最大高度也将超过□(3)所示

希望这个小问题已经证明了一个近似的,甚至是初中/高中水平的精确解决方案,并没有看起来那么明显——是汽车打滑了,还是它的车轮旋转了,没有去任何地方?
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