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荡秋千为什么可以不用脚踩地就可以荡起来,应该动量守恒啊?

作者:五金加工
文章来源:本站

  

荡秋千为什么可以不用脚踩地就可以荡起来,应该动量守恒啊?

  

荡秋千为什么可以不用脚踩地就可以荡起来,应该动量守恒啊?

  

荡秋千为什么可以不用脚踩地就可以荡起来,应该动量守恒啊?

  

荡秋千为什么可以不用脚踩地就可以荡起来,应该动量守恒啊?

  说点小技巧,如果是那种可以站在上面的秋千,在秋千荡来荡去的过程中,随着秋千的节奏不断的将身体蹲下去,站起来。如果是那种可以坐在上面的秋千,就在荡秋千往复荡动的过程中,随着秋千的节奏不断的将小腿抬起来,垂下去。很容易掌握的,这样,不借助外部的帮助,就可一直荡来荡去,甚至越荡越高。

  大家知道,秋千在从下往上荡的过程中,动能转化为重力势能;从上往下荡的过程中,重力势能转化为动能。并且,在荡动的过程中克服空气阻力做功,要消耗一部分机械能,转化为内能,所以,总的机械能不断减少,每次上升的高度都比上一次有所降低。

  如果秋千荡动的过程中,人不断地蹲下去站起来,就消耗人体的生物能,转化为人和秋千的机械能,不断补充因克服空气阻力做功消耗的机械能。只要人提供的生物能不少于消耗的能量,人和秋千的机械能就不会减少,就会不停地荡来荡去,甚至越荡越高。

  在荡秋千时,如果我们在适当的时机,在一个周期之内反复调整自己的身体姿态,就有可能使秋千不停下来,甚至越荡越高,估计很多小伙伴们都能掌握其中的技巧,这个过程其实和动量守恒并不矛盾。

  秋千之所以能够荡起来,除了有一个初始外力外,必须还要有外力对其做功,以客服空气阻力、器械摩擦带来的能量损耗,这个外力做功,完全可以由荡秋千的人来完成。

  秋千在运动的过程中有两个阶段,第一是从下往上荡起,这个时候动能转化为重力势能。第二是从上往下降落,期间重力势能转化为动能。因此,要保证秋千运动持久或者越荡越高,必须做到两点,一个是在秋千上升过程中,尽量提高人和秋千的整体势能,这个时候通过抬高双腿或者站立就可以实现。

  二是在秋千下降过程中,尽量提高和和秋千的整体动能,也就是势能让它迅速减少,这个时候通过弯曲双腿或者蹲下就可以降低身体的重心达到目的。

  我们在不断调整身体重心时,势必消耗了体内的生物能,从而转化为人和秋千整体的机械能,使势能、动能的总和保持不变或者逐渐增加,这样秋千运动就不会停止或者悦荡越高,人体生物能的输入是抵消能量损耗的关键。

  很容易理解,荡秋千时在下落的过程中人体有一个向下踩的动作,这个动作会对秋千产生一个冲量,由于冲量守恒,这时秋千会给人一个反方向的冲量,这个冲量在圆周切线方向会有一个分量,这个分量会增加人向下的速度,也就是人的动能增加了,这个动能会补偿荡秋千过程中损失的能量,所以荡秋千可以一直持续下去。

  秋千到最高处时人休有意下蹲,此时身体的重心下降,相当于重力做了功,使秋千加速。

  如果下蹲时重心下降高度为h,则重力做的功为W=mgh,m是人的质量,g是重力加速度。

  当然下弯时重心降低的高度h很小,但总会增加动能。反复摆荡,秋千会越荡越高。

  实际上人在荡秋千的时候,重心在水平发生变化,使秋千的绳子不再垂直。在人快速变化重心的过程中,绳子的拉力或者说人的重力提供了水平的分力,动量还是守恒的。

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