Re: [題目] 自己想到的，關於物體承受與反作用力
一條一條看的話可能像是在挑毛病
不過好像從基本概念開始就差異很大
不這樣挑還真不知道如何是好
先看一下原本的題目吧
: [題目]
: 今天設一鐵鎚以100KG力道敲擊牆壁，鐵鎚反彈。
: 故得證反彈之100KG反作用力致使鐵槌位移。
想問的是這段話到底在證明什麼？
幾點問題：
1. 「以100KG力道敲擊牆壁」指的是什麼？
就先前推文中的講法好像是牆壁與鐵鎚間產生100kgw的正向力
鐵鎚施牆壁100kgw的作用力，牆壁施鐵鎚100kgw的反作用力
姑且不論鐵鎚撞擊牆壁是一段連續的過程，每一瞬間的力都不一樣
重點在鐵鎚與牆壁間的正向力大小是結果
是我以多大的力氣揮鐵鎚、鐵鎚以何種速度去碰撞何種牆壁下最後產生的結果
結果有結果的寫法
如果是我，我會寫：「鐵鎚與牆壁撞擊時，平均(or瞬間最大)正向力達到100kgw」
而不是寫得好像這個受力是一開始就是能操控的一樣
2. 我們知道鐵鎚撞擊牆面，兩者產生100kgw的正向力，之後鐵鎚反彈
我們看到了鐵槌的運動狀態改變了
為什麼會改變？
因為碰撞期間「持續」受到牆面施加的正向力
注意，是「持續」，佔有時間上的長度
在鐵鎚與牆面接觸期間，每一刻的正向力都在變化
我先隨便假設一個可能性：
鐵鎚與牆面接觸後
正向力由0漸漸增加到100kgw，鐵鎚的速度同時漸漸減少到0
之後鐵鎚開始往回跑，速度由0往上提升，而正向力由100kgw漸漸減為0
看到這裡...... 之後咧？
我不確定這樣能讓什麼東西「得證」
這裡力量大小與施力時間長度同樣重要
因為即便是非常大的受力，如果沒有足夠長度的時間
也沒辦法對運動狀態造成很大的影響
就題目的前兩句話
正向力大小在接觸期間應該是不斷地在改變
運動狀態的改變應該是由於「受力」與「時間」共同作用造成
但原文的敘述感覺起來似乎沒有這樣的概念
所以我不是很能理解
: 今天同樣以100KG之力道敲擊一位置固定之雞蛋
同上
這句我會改成「鐵鎚與一固定雞蛋撞擊時，平均(or瞬間最大)正向力達到100kgw」
另外，「同樣以......」會有一個錯覺
感覺好像是同一個人用同一個方式敲
在相同的起始條件下就能敲出相同的受力
其實就算不是雞蛋，假設是拿鐵鎚敲另一面不同的牆好了
要敲出相同的正向力對時間分布，也是得要不同的方式去敲
(其實敲不敲得出來相同的正向力對時間分布我都不是很確定了 0rz)
再強調一次
受力多少是結果
: 鐵鎚穿越且擊碎雞蛋繼續前進。
: 故得證=>鐵鎚並沒受到100KG反作用力=>作用在雞蛋上的力道不到100KG
前面「以100kgw之力道敲擊一位置固定之雞蛋」已經保證了作用力有達到100kgw
(看你的作用力指的是平均的還是瞬間的都行)
就算是擊碎了雞蛋，這點依然還是不變
因為你已經在題目要求了結果會是如何如何
再者，想問的是，為何擊穿就表示鐵鎚未受到100kgw的反作用力？
這裡還沒談到「20kgw」的破裂極限
容我先將此條件忽略
有一種可能性是正向力大小在接觸期間有達到100kgw
達到的瞬間蛋殼破掉
但是由於受力持續的時間太短，蛋殼在極短的時間內裂開
所以不足以大幅改變鐵鎚的運動狀態
: 得證，雞蛋並沒有返回100KG之反作用力
嗯
所以我還是不很清楚得證了什麼
另外給一個建議
就我高中的印象，撞擊其實是件滿討厭的東西
而且是會提升題目難度的那種
我另外建議一種題目
在前面的推文也有提到
或許你能夠把用鐵鎚撞擊改成用重量為100kgw的重物去壓在牆或蛋上面
這樣就不會有什麼碎片飛來飛去之類的問題了
可能與你原本想要表達的契合，也可能相差很遠
反正先看看這樣
接下來...... 下面是對方的回信嗎？
※ 引述《hareluyac (牧-重度傲嬌控)》之銘言：
: 今天上班時來了一封信...
: 我一時三刻又沒有辦法用專業的方式回應他
: 只覺得照理來說他是錯的
: 為了避免再度受到攻擊
: 我把單位改一下
: 請各位高手幫忙解說一下他的提問吧
: 鐵鎚給雞蛋100kgw的力，雞蛋會不會給鐵槌100kgw的反作用力
根據牛頓第三運動定律，會
前提是題目的情境中，鐵鎚要真的有可能給雞蛋100kgw的力
: (我想這裡是他記錯了...我明明是說用100kgw的力量敲雞蛋，不然我的解答不就鬼打牆 )
這邊是對方寫的還是原po寫的？
如果是原po的話
能夠說明一下「100kgw的力量敲雞蛋」和「鐵鎚給雞蛋100kgw的力」有何不同嗎？
: 如果說雞蛋無法承受100kgw的力，假設20kgw的力使雞蛋破掉，所以雞蛋只會給20kg的反作用
: 力，而剩餘80kgw留在鐵槌上使鐵槌繼續移動。
這應該是指瞬間受力達20kgw時雞蛋會裂開
看你要不要加上一個條件：
「裂開後的雞蛋碎片不再影響鐵鎚的運動」
加了的話就表示碎片的什麼動能阿動量的都是在撞擊到裂開期間產生的
沒加的話，表示鐵鎚可以繼續敲懸浮在空中的雞蛋碎片
裂開的前一瞬間，雞蛋的確是施予鐵鎚20kgw的反作用力
不過前面也說過，從接觸開始，力的大小就一直在變
那一瞬間反作用力的大小是20kgw沒錯，之前可能不是
沒有什麼「剩餘多少力」這種說法
80kgw是如何得來的還望明示
繼續移動的主要原因應該是慣性
一顆子彈射穿雞蛋後也能繼續移動，但是子彈上可沒有什麼力
: 以上是原po的說法。
: 第一、力與動能是兩回事
: 碰撞只會有三種結果，如圖一(1)A部分動能給B所以AB都會繼續移動但方向被改變A動能減
: 少B動能增加。(2)A全部的動能給B，A靜止B以A一樣的動能方向移動(設AB質量相同)。(3)B靜
: 止不動，A以原本動能相同但方向相反移動。
: 圖一、碰撞三種結果(不考慮其他外在因素如：摩差力等)。
: http://www.megaupload.com/?d=7K5M7IFH
這個是剛體碰撞的模型
通常這樣畫，表示你的A和B在空間中可以隨意移動
解這種碰撞問題的時候通常會引入動量守恆、動能守恆
這樣的模型對固定的牆壁或固定的蛋不適用
光是動量守恆就不適用了
另外，第三種狀況B不是靜止不動
通常是因為B的質量遠大於A
在「動量」守恆的情況下
B龐大的質量會計算出一個極小的速度
所以就忽略了
: 今天假設狀況但是B被破壞了而A沒有靜止這只代表A的動量沒有完全給B，不代表力不能完
: 全給B。
「A的力完全給B」是什麼意思？
詳見我上一篇文
力不是這樣「給」的
: 如果力給予的量一定要與動能轉移的量一樣，那(2)與(3)的狀況A受到的反作用力會不一樣
: 。
同上，「力給予的量」指的是什麼？
: 雞蛋受20kgw的力時會破掉，而超過20kg的力都不能給予雞蛋，這樣會造成給予20kgw、100kg
: 、1000kgw、10000kgw的力時雞蛋的碎片都會飛的一樣遠，現實真的是這樣嗎？如果不是就證
: 明雞蛋可以受超過20kgw的力，如果有受到超過20kgw的力那反作用力一定也超過20kgw。
同上，還是那個「給」字
「給予20kgw、100kg、1000kgw、10000kgw的力」指的是什麼，我不能明白
: 再者，如果鐵鎚一頭是平的，另一頭是尖的。以10kgw的力打雞蛋，用平的那頭雞蛋不會破
: ，而用尖的那頭雞蛋可能就破了，這代表力量的集中於否來決定雞蛋破不破，與雞蛋得到
: 多少力無關，因為尖的那頭施力10kgw使雞蛋破掉，反作用力是10kg。而平的那面施力20kg
: 雞蛋才破，但反作用力是20kgw，所以都是雞蛋破掉，但不能証明作用力給予雞蛋多寡。
這邊就關心到你怎麼給定雞蛋破碎的條件
條件是定在作用力上、壓力上、還是形變量上
當然，定出來的條件合不合乎實際又是另一回事
如果照之前所言，20kgw會造成雞蛋破掉的話
不論平的尖的都是要20kgw才會破
: 如圖二(藍線：動能方向、黑線：球給予牆的反作用力、紅線：強給球的反作用力)，球撞
: 擊到牆壁時會反彈是因為動能的方向被改變，但是改變的方向與反作用力卻不同方向，如
: 此可證明反作用力並不完全決定物體反彈時的動能方向，所以也不能以物體有沒有彈回來
: 而決定是否有反作用力。
其一
動能是純量，沒有方向
以下列出有方向的替代變數：
動量、衝量、速度、加速度
要不然整段都在講動能的方向.....囧>
其二
黑線紅線方向錯了
一般而言作用力與反作用力的方向不見得會平行於原運動方向
若不考慮牆面摩擦力，作用力與反作用力的方向應該都是垂直於牆面
所以可以這樣想：
原始條件下，球在-x和+y方向有速度
撞擊後由於受到牆面+x方向的力
因此x向的速度由-x變為+x
最後球在+x和+y方向有速度
: 圖二、反彈示意圖。
: http://www.megaupload.com/?d=DF821XMH
: 第二、討論的前提是否正確
: 題目在探討鐵鎚給雞蛋100kgw的力，雞蛋會不會給鐵槌100kgw的反作用力。如果雞蛋真的
: 只能承受20kgw的力，所以也只能給鐵槌20kg的反作用力，這不能證明鐵鎚給雞蛋100kgw的力，雞
: 蛋不會給鐵槌100kgw的反作用力，因為你只能給20kg的力，所以鐵鎚給雞蛋100kg的力這個
: 前提有問題。
這一段...... 倒是完全正確 ("￣▽￣)>
: 原po回:
: 所以我一開始不就說雞蛋吃不到100kgw的力了嗎?
: 我可是說"用100kgw的力量鎚雞蛋喔…"
那麼「用100kgw的力量鎚雞蛋」指的是什麼？
: 第三、作用力與反作用力是接觸瞬間發生的事情，型態改變為之後發生的事情
就接觸力而言，只要有接觸就會持續發生
而且大小還可以改變
如果型態改變時蛋與槌有繼續接觸
則作用力與反作用力還是會持續存在
不過不保證力的大小固定
: 既然如此，那為什麼還有受力物體能承受多少力量的問題？因為能不能承受都是力量給予
: 之後的事情。既然力量已經給出去，反作用力也立即產生，而雞蛋破掉是在反作用力產生
: 之後，所以不會有雞蛋只能承受20kgw力量的說法。
: 論點有誤請提出，以上。
所以就說了力不是用「給」的 ╭( ′▽`)╯
建議不要把撞擊想成單一時間點發生的事情
受力的變化、蛋殼的形變、鐵鎚的運動都是在「一段時間」中持續變化的
搞成回合制的話就會有很多盲點
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