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怎样荡秋千越荡越高物理知识解笤
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怎样荡秋千越荡越高物理知识解笤
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答案和解析
人在荡秋千,越荡越高,说明机械能是不守恒的而且是不断的增加.那么这个机械能的增量是来自何处的呢?
我们在荡秋千时,如果人站在秋千上不动,荡秋千的运动类似于单摆的运动.当秋千从最低点荡到最高点的过程中,重力做负功,系统的动能转化为系统的势能,当秋千从最高点荡回到最低点时,系统的势能又转化为系统的动能,整个过程机械能守恒,秋千将做等幅摆动.如果要让秋千越荡越高,就必须借助外力,自己荡秋千,就没办法借助外力了,系统也就无法从外界获得能量.只有通过荡秋千的人自己与绳子的内力做功将自己的内能转化为系统的机械能,而人的内力做功又只能靠人在秋千上站起或蹲下来实现.但当人荡到平衡位置时,双手用力拉绳,则绳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,人在此时重心将上移.系统的重力势能增加.此时切向速度未变即动能未变,系统的机械能增加.当秋千从最低点荡到最高点的过程中慢慢下蹲,则在此过程中,重力不再做负功了,而近乎不做功,甚至还可以做正功.当人升至最高点时在迅速站起.使重力势能增大.当秋千由最高点荡回到最低点时慢慢下蹲,使其重心下降,此时重心的位置下降,此过程重力仍然做正功.则在一个周期中重力始终做正功.这样,荡秋千的人就可以将自身的内能转化为秋千的机械能.
总之,荡秋千的人应在秋千运动到最低点时迅速站起,然后慢慢下蹲,当秋千荡到最高点时,再猛然站起,过了最高点后再慢慢下蹲,到了最低点时再猛地站起,以后重复上面的动作,即秋千越荡越高.
我们在荡秋千时,如果人站在秋千上不动,荡秋千的运动类似于单摆的运动.当秋千从最低点荡到最高点的过程中,重力做负功,系统的动能转化为系统的势能,当秋千从最高点荡回到最低点时,系统的势能又转化为系统的动能,整个过程机械能守恒,秋千将做等幅摆动.如果要让秋千越荡越高,就必须借助外力,自己荡秋千,就没办法借助外力了,系统也就无法从外界获得能量.只有通过荡秋千的人自己与绳子的内力做功将自己的内能转化为系统的机械能,而人的内力做功又只能靠人在秋千上站起或蹲下来实现.但当人荡到平衡位置时,双手用力拉绳,则绳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,人在此时重心将上移.系统的重力势能增加.此时切向速度未变即动能未变,系统的机械能增加.当秋千从最低点荡到最高点的过程中慢慢下蹲,则在此过程中,重力不再做负功了,而近乎不做功,甚至还可以做正功.当人升至最高点时在迅速站起.使重力势能增大.当秋千由最高点荡回到最低点时慢慢下蹲,使其重心下降,此时重心的位置下降,此过程重力仍然做正功.则在一个周期中重力始终做正功.这样,荡秋千的人就可以将自身的内能转化为秋千的机械能.
总之,荡秋千的人应在秋千运动到最低点时迅速站起,然后慢慢下蹲,当秋千荡到最高点时,再猛然站起,过了最高点后再慢慢下蹲,到了最低点时再猛地站起,以后重复上面的动作,即秋千越荡越高.
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