怎麼理解低速的鐵珠打在靜止的木板上會擊倒木板,而高速的鐵珠會擊穿木板(而沒被擊倒)?

時間 2021-05-11 00:34:05

1樓:Shadow

不用那麼多計算,其實只說概念很簡單。

高速彈珠和低速彈珠的動能是不同的。速度越快,能量越高,在相同的時間裡要停下來需要提供的加速度就越大,力也越大。

簡單的說就是這麼一回事,超過了木板能承受的極限就破裂了。

至於為什麼是破裂不是斷裂,子彈穿過木板後還具有多少速度,多大能量就說起來很複雜了。

2樓:hudl

你想象木板上面本來就有乙個洞,鐵豬穿過去會有摩擦力,這個摩擦力是差不多的,慢的時候,ft大,也就是衝量大,倒了。快的時候,衝量小,biu的一下過去了,沒倒。以上解釋比較扯,然後你把摩擦力換成木板受力會崩潰的力想一下,慢速的,達不到崩潰力或達到奔潰力後速度很低了,後面的木板崩潰需要時間加長,那麼ft衝量還是比較大,倒了,如果鐵豬能量足夠大,那麼t會足夠小,而f是有上限的,所以只要夠快,ft就足夠小,就biubiubiu了

3樓:落辰星

因為高中物理就足以解釋了,所以強答一下,用動量定理即可。

I=v×m=F×t

I指的是衝量,或者當做動量。從第乙個等號右邊就可以看出來,這是乙個描述物體運動傾向的量。v是速度,m是質量。正在運動的物體,質量越大,速度越快,動量也就越大,反之亦然。

F和t則分別是力的大小與力作用的時間。

由此可以看出,在撞擊中影響木板獲得的動量的有兩個因素,撞擊的力度和接觸的時間,且二者是乘算關係。看起來,高速的球撞擊力度會大一些,但實際上木板的破壞應力是很有限的,一旦超出,結果就是木板被撞破,最終施加的力也只有極限力的大小。而與此不同的是,鐵球撞破了木板會導致接觸時間大大減小,且速度越快越明顯。

當這個時間t輕易的變成了百分之、千分之一時,力F的差距恐怕都很難超過十倍。於是最終的結果就是木板獲得的動量減小了。

撞破的碎屑太小忽略不計,同樣質量的木板自然運動速度就大幅下降,甚至於可以一動不動了。

4樓:

Ft=mv

年代久遠,不知道衝量公式是不是寫對了。

但可以看出,受力和物體質量,速度,施力時間有關。高速鐵球接觸木板瞬間,木板保持慣性,相當於瞬間要停下鐵球,這時候力會非常大,這麼大的壓強下,瞬間擊穿也是合理的。

而慢速小球,瞬間的力並不足以產生擊穿的壓強,最多就是形變的壓強,這時候減速過程就不是瞬間了,而是一點點真正通過時間來停下來,相對的,後面的力也就更小了。

5樓:

簡化來說動量公式 p=mv =m(u+at)動能公式k=mv^2/2

接觸時間t越長傳遞過去的動量越大

而速度越快,造成破壞的能量k越大。

一旦彈珠破壞木板,就不會繼續施加動量。

所以根據彈珠與木板的相對速度, 會有以下幾種情況。

彈珠速度非常快, 擊破木板時間非常短, 導致木板不會倒下彈珠速度很快, 但擊破木板時間較長, 彈珠穿過木板後依然給予足夠的動量擊倒木板

彈珠速度在擊破木板的臨界點上,卡在木板上並擊倒木板彈珠速度不足以擊破木板,與木板碰撞時間足夠擊倒木板彈珠速度既不足以擊破木板,也不足以擊倒木板

6樓:時光之心

根據我的觀察

木板有一定彈性,鐵珠接觸木板一面後,擠壓會迅速在木板內傳遞,導致木板創口處物質向外彈出,在未來得及回彈時,鐵珠就已經穿過去了。

假設木板厚10公釐,可能鐵柱只摩擦了前6公釐,後4公釐鐵珠沒摩擦木板如果飛的慢的話,就回彈回來了,鐵珠就得老老實實摩擦10公釐

7樓:汪洋

鐵珠對木板的撞擊力有上限,達到上限木板就會被擊穿。鐵珠的速度繼續增加,撞擊力也不會增加。

撞擊的時間約等於木板的厚度除以鐵珠的速度,越快的鐵珠,撞擊時間越短。

鐵珠對木板的衝量等於撞擊力乘以時間,越快的鐵珠,衝量越小,越不容易把木板整體撞倒。

8樓:人可玉

那個叫"靈劍"的寫的答覆簡直就是扯淡。

無論力的傳播速度再怎麼快,如果材料本身承受不了這麼大的力,材料依然會破開。

假設作用力,瞬間遍布全物體,但也只是提供了乙個全同步的加速度,這個加速度不夠大,在短時間內是消除不了兩個物體的速度差的。

9樓:李平

當低速撞擊木板的時候,由於鐵珠給了木板乙個力F1,這個力接觸木板的時間T1;高速擊穿木板的時候,鐵珠給了木板乙個力F2,這個力接觸木板的時間為T2;隨著鐵珠速度的增加逐漸增大,F逐漸增加,但會有個上限值Fmax,T會逐漸減小。Fmax基本上等於木板的內部剪下力大小,也就是能掰斷木板的力的大小,當F達到Fmax的時候,進一步增加鐵珠速度,F不會進一步增加,但T還會進一步減小。因此當F達到Fmax以後,進一步提高鐵珠速度後,F基本恆定不變,而T會繼續減小,從而導致F*t變小,也就是鐵珠給木板的衝量會變小。

因此在鐵珠速度很高的時候,木板不會倒。

10樓:

一般情況下,我們把木板看作乙個整體。

但在極端的情況下,各個部分分離,就可以分開來考慮。鐵珠的速度很高時,打在木板上,則與鐵珠接觸的那一小塊區域的部分,還沒來得及向周圍的部分施加足夠的作用,就脫離木板了。

這樣被擊穿的部分與原來被低速鐵珠被擊倒的木板類似,而餘下的部分就相當於沒見過鐵珠。

11樓:劉咫逸

同樣原路的實驗你可以做乙個自己家就能做的。

比如拿一根縫衣針,或者頭很細的筷子,去捅一張疊成三角形的紙,或者是地里的菜葉。你輕輕慢慢的捅,紙和菜葉會被推開,毫髮無損。你快速捅,那麼會被捅破。

同理,慢的東西砸到人身上也不會有任何問題,快了就會砸疼砸出乙個印子了。

你自己還可以想各種快速與慢速的例子。

從例子裡我們可以直觀感受到:

1、用東西砸的時候,慢速和快速力根本就是不一樣的!所以你說木板慣性沒變力應該一樣這個命題根本就是錯的。

2、對於比較薄的物體,快速小範圍力砸上去,它的其它部位因為慣性來不及位移,而被砸的地方卻有乙個快速位移,如果這個物體不夠堅硬不夠有韌性的話,那這兩個位移差會讓它破掉。

12樓:faceless

木頭的強度不夠,導致在受到遠大於於承載極限的衝擊的時候,他會直接破壞,而不是變形以吸收衝擊。這一點當動能足夠大時在鋼板等金屬上也有體現,不過金屬延展性能好一些,你可以看到在固定的比較結實的時候金屬板能在破洞之前拉出乙個略長的洞。

要是有理想的抗剪強度和抗拉強度都無限大的材料,就能攔下任意速度的炮彈,就是不一定要被拉出多遠。要是有物理題裡那樣可以被視為絕對剛體的小滑塊,就可以做到被任意速度的東西擊飛而不被擊穿。

13樓:吳翔

首先,慣性大小不能決定受力大小。同樣的小車,你可以用力推,也可以輕輕推,小車的加速度會不一樣,慣性卻是沒變的。

其次,決定木板倒不倒的,不是力的大小,而是做的功的多少,或者說,能量傳遞了多少。這和力的大小、方向、木板在受力方向上移動的距離有關。做功的多少決定木板能獲得多少動能,動能形成的擾動夠不夠打破木板的穩態。

14樓:Peter Tam

設計製作乙個木板,豎在地上。木板上有乙個圓形的洞,中間用上、下、左、右四根線固定乙個稍小一點的圓形木板。

用鐵球撞擊那個圓形的木板。如果鐵球運動速度比較慢,撞擊的力量就比較小。力量不夠大,也就無法撞斷那幾根繩子。

但是如果力量足夠大,就會把那幾根繩子撞斷,那個圓形的木板也就會脫離大的木板,跑出去。

實際木板上的任何一部分都跟這個一樣,不過就是相鄰的部分之間都是分子之間的吸引力相互固定在一起的。所以如果撞擊的力量足夠大,就會把木板撞出乙個洞。如果撞擊的力量不夠大,無法撞破,那就會帶動整個木板倒下去。

15樓:勤勞的伐木使

鐵珠擊中靜止的木板的瞬間,木板和鐵珠均發生形變,於是木板受到正向的力產生正向加速度,鐵珠受到等大反向的力產生負向加速度,於是鐵珠和木板的運動狀態都會發生改變。

具體來看,要根據鐵珠速度分三種情況考慮。

①低速鐵珠

由於鐵珠速度低,碰撞瞬間,鐵珠速度迅速下降,木板速度迅速上公升,木板正向速度瞬間超過鐵珠的正向速度(注意不是速率,而是帶方向的速度)。

於是總體來看木板和鐵珠分離,木板向前運動翻倒。

②中速鐵珠

碰撞瞬間,鐵珠速度迅速下降,木板速度迅速上公升,但是由於鐵珠速度較快,正向速度仍然大於木板,於是木板形變加劇到最大承受值而發生破裂,鐵珠陷入木板繼續向前運動,但在鐵珠穿過木板前,鐵珠和木板正向速度達到一致。

於是總體來看鐵珠陷入木板後一起向前運動一段距離後翻倒。

③高速鐵珠

同②,鐵珠速度極大,木板形變到極限破裂後,鐵珠正向速度仍遠大於木板,隨即擊穿木板,此時鐵珠正向速度仍然大於木板。

於是總體來看鐵珠擊穿木板後繼續飛行,木板被擊穿,飛行一段距離後翻倒。

PS:分析過程假設鐵珠材料強度遠大於木板,於是鐵珠碰撞時不會破碎。且假設鐵珠速度遠小於光速。不考慮木板碰撞後未翻倒的情況。

16樓:馬上

擊穿木板,意味著剪下力超過了材料屈服強度,又由於鐵球大小一致,所以兩種情況表明木板受到的力不同,快的那個受力大於慢的那個。

根據動量衝量,ft=mΔv,在撞擊的第一瞬間,比如0.001ms,兩種撞擊木板受力明顯差異,受力大的那個木板表面材料受力大於彈性形變,再進行塑型形變,最後斷裂,應力釋放,換下一層木頭分子受力。慢的那個到塑型形變就結束了,所有衝量轉化為力。

17樓:噠噠噠

木板的慣性從始至終都沒有改變啊,那麼對抗鐵珠的力也沒有變過吧。

木板的力沒變,可是鐵珠的力變了啊。鐵珠速度越快動能也越大。

18樓:有丘直方

根據題目,我突然想出了一道物理題。在地鐵上。等到家了算算。

設木板厚 ,長 ,質量為 ,豎著放在足夠粗糙的地面上。質量為 的子彈(看作質點)以速度 射向木板上距離地面 處。子彈在木板內部受到恆定阻力 。

假設子彈給予木板的衝量可以看作是瞬時的,且有 。若木板會倒,求 的範圍。

解:由地面足夠粗糙的約束條件可知,木板底部背對子彈的位置是固定的。簡單計算可知木板繞著該固定軸旋轉的轉動慣量為

(計算方法:使用兩次杆的轉動慣量公式,使用一次垂直軸定理,使用一次平行軸定理)。

令子彈陷入木板到停下來需要的距離

。情形 1: ,子彈嵌入木板中。

子彈的動量全部以衝量

的形式作用在子彈-木板整體上。

子彈-木板整體具有繞固定軸的轉動慣量

,因此衝量 造成的角速度為

(也可以由系統對木板的固定軸的角動量守恆得到它),

從而使其具有動能

。經過簡單計算可知,子彈-木板整體傾倒需要越過的勢壘高度為

(這是當子彈-木板整體的質心轉動到固定軸正上方後勢能的增加量)。

如果不應用近似,傾倒的條件 E_2" eeimg="1"/>可化為 的六次多項式大於零的形式。於是我們需要使用近似。不妨認為 和 是一階小量,那麼將不等式中的代數式近似到二階後可解得

\frac\Delta\right)}" eeimg="1"/>,

其中 ,

。情形 2: d" eeimg="1"/>,子彈穿透木板。

子彈穿透木板需要的時間 是二次方程

的較小的根。

期間子彈能給予木板乙個衝量

,使其獲得角速度

,從而使其獲得能量

。另一方面,木板傾倒需要越過的勢壘高度為

。由傾倒的條件 E_2" eeimg="1"/>可解得,其中

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