Re: [問題] 彈簧與滑塊
其實是我的敘述方式,把事情反過來敘述比較方便說
讓我再講清楚一點:
高中階段所有的彈簧皆為沒有質量
在這個假設下
不管它在什麼運動狀況下其合力必為零
由於牛頓第三運動定律,上述即為
「不管它在什麼運動狀況下,其必向兩端施以等大反向的力量」
力量量值可以以F=kx來做計算
回到題目
當滑塊滑到其可能的最底一直到脫離彈簧
這段期間彈簧是處於回復的狀態
依照前述,彈簧在此狀態也必須向兩端施以等大反向的力量
隨著彈簧的回復,施予兩端的力量也隨之減少*註一
一直到了回復到原長時,彈簧沒有施力給滑塊,
彈簧與滑塊相接的方式導致彈簧無法施拉力給滑塊
但是滑塊有速度會繼續運動,所以滑塊脫離彈簧
註一
問:如果在彈簧回復過程中就脫離呢?
答:依照理想彈簧的假設,回復過程中是不會脫離的,
因為回復過程中彈簧有壓縮量,必以接觸方式將力傳達給兩端
問:如果彈簧速度比較慢呢?
答:彈簧本身沒有質量,彈簧的a=?
現實狀態是應該要用速度討論,但是在理想假設下,此討論將不太適合
有時候順反只是我們的直覺,但並不關乎邏輯對錯,以下舉兩例:
例一
「如果彈簧有質量其速度又在改變,可知道其兩端受力必不相同」
這樣的想法看起來也是反過來,但是其實是正確的
例二
「我施力給牆壁,所以牆壁施力給我」
因為牛頓第三定律知道力量同時出現同時消失,可互為因果
所以敘述可以改成「牆壁施力給我,我也施力給牆壁」
是不是怪怪的呢?但其實也是正確的
以上是小弟的看法,請多多指教!!!
※ 引述《yjn145 (gg)》之銘言:
: ※ 引述《droo (史搭巴)》之銘言:
: : 彈簧沒有質量,m=0
: : 代入F=ma=>F=0,可以得知兩端受力必須等大反向
: : 依題意,彈簧一端接於斜面底端一端接於滑塊
: : 若在平衡點脫離,因為平衡點不等於原長,所以彈簧勢必有伸長量
: : 代表斜面底端一定有給彈簧力量,假設其為F1
: : 但是彈簧接於滑塊的那端,因為滑塊脫離沒接觸,所以不受外力
: : 推得此彈簧受到的總外力為F1
: : 此時,彈簧並沒有滿足「無質量假設的結果F=0」
: : 所以為了滿足其假設
: : 必在伸長量為0的時候脫離,也就是原長!!!
: : 老米好久不見阿:)
: 感謝這位版友回答...不過我稍微提供一些看法:
: 拿平衡點跟原長相比,利用"無質量假設F=0"確實可以得到"物體在原長脫離比較
: 合理"的結果...,但是這種說法邏輯很怪..原本問題是"為何物體在原長會拖離"..,
: 結果得到"物體在原長拖離比較合理?",這好像反過來了不是麼?我認為"無質量假設
: F=0"這說法無法解釋物體在原長一定拖離...
: 說法:舉個反例.今天如果讓物體在原長不脫離彈簧,也是符合"無質量假設F=0",為何
: 物體一定要在原長拖離?
: 我提出比較正面的看法:物體在繫著彈簧運動時..當物體運動過程若越過原長,則原本
: 彈簧運動對稱性被破壞,讓彈簧無法給物體作穩定的簡諧運動
: ,因此物體就脫離彈簧了@@
: 舉一個常見垂直彈簧為例:今彈簧繫在天花板上而底下掛著物體..今如果在平衡點施力
: 於物體上使之向下x,如果x<mg/k,則物體會作穩定簡諧運動
: ,如果x>mg/k,則物體運動會經過原長以上,則彈簧運動性
: 被破壞,無法穩定讓物體作簡諧運動@@,如果今天是將物體向上
: 垂掛..則物體會在原長拖離
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