乙個裝著正在飛著的蜜蜂的封閉瓶子會比乙個空的封閉瓶子重嗎?

時間 2021-05-29 22:43:36

1樓:Jack Zaw

我覺得上面有的分析把問題想得太複雜了,其實是有蜜蜂的瓶子要重一些。因為即使蜜蜂懸停在瓶中,也比等體積的空氣要重,而那種蜜蜂以大於G的加速度向下飛的情況是不會出現的,所以裝著蜜蜂的瓶子要更重。

2樓:李狗蛋

3樓:

重這個詞完全不準確。

如果含義和買的青菜多重一致,他應該表述為質量。那麼瓶子和蜜蜂作為乙個整體系統,在常規運動速度下,質量本身不發生變化,確實比單純的瓶子大。

4樓:

我下面的回答會考慮盒子封閉,開口的情況。

蜜蜂停著的話,秤的讀數是蜜蜂加盒子的重量。

盒子封閉

反作用力思路:

蜜蜂向上加速,空氣抵消重力並提供公升力,蜜蜂因此也給空氣大於自身重力的反作用力。

於是有一股整體向下的風,但是盒子封閉,空氣整體沒動,也就是盒子消耗了空氣向下的動量。

因此盒子整體給空氣乙個向上的合力,空氣對盒子的反作用力整體是向下的。

感謝@賀斐思指正,以上過程不是瞬間完成。考慮到耗散,動量可以慢慢消耗,讀數變化小於蜜蜂所需公升力。

動量變化思路:

空氣,盒子,蜜蜂作為乙個整體,其動量變化取決於蜜蜂的飛行。

如果蜜蜂向上加速,那麼系統整體的動量變化向上。

所以秤的計數取決於蜜蜂的飛行。

向上加速時,讀數大於蜜蜂加盒子的重量。

向下加速時,讀數小於蜜蜂加盒子的重量。

同樣考慮到耗散,讀數變化小於蜜蜂所需公升力。

盒子開口,蜜蜂在盒子深處飛

此時空氣可以從上面出去,盒子整體提供力,使進入的空氣的動量反向。

用動量思路的話,此時系統的動量變化向上,不僅因為蜜蜂,還因為空氣。

與密封情況不同的是,盒子沒有上表面來阻止空氣出去,少受乙個向上的力。

5樓:

看了@Fishenal 給的位址之後,我發現我之前把蜜蜂的影響看得太小了。因此以下的答案是基於這麼乙個假設——瓶子足夠大,以至於在離蜜蜂較遠的地方,它帶來的擾動會對總體分子的無規則熱運動沒有影響。(類似,有如小學語文課本所寫的——大海表面雖然波濤洶湧,但十幾公尺的深處「風平浪靜」。

)多謝@陳浩和其他知友的指正。

在以上的假設下,不會重。

讓我們分析一下瓶底的受力:

它受四個力:①秤的支援力N②瓶中空氣的壓強引起的對瓶底的壓力F1③空瓶子的重力G④瓶底下面的空氣的壓強引起的向上的力F2——②和③組合成方向向下的合力(定義為A),①的方向向上(代表著瓶子的「重量」)且與④組成向上的合力(定義為B)——A與B這兩個力大小相等方向相反,讓瓶底保持受力平衡,即靜止而不做加速運動。

A = B

F1+G=N+F2

N = (F1-F2) + G.

下面分析一下A與B的組成部分:

顯然,G是不會變的,那麼F1與F2呢?

初中物理可知[1]:

F=p*S,p為瓶中壓強,S為瓶底的體積。

熱學知識[2]:

pV=nRT 或 p=nkT.由此方程知,由於瓶中溫度體積以及氣體分子數不變,壓強只跟溫度成正比關係。

由以上兩點,可以得出

△F=F1-F2=(p1-p2)S=(n1*T1-n2*T2)kS

如果平內外溫度一樣,上式變為△F = (n1-n2)TkSn1是瓶內分子數密度,n2是瓶外分子數密度

n1因為封閉,不變;n2因為與大氣一直交換,保持為大氣的分子數密度。所以,△F為常數,N為常數,瓶重不變

牛角尖一下:蜜蜂扇動翅膀,將翅膀的動能傳給身體周圍的空氣分子,把瓶子內的溫度T1提公升了(平均分子動能越大,溫度越高[3]。用初中物理語言表示為「溫度是描述分子熱運動快慢的物理量」。

)這樣,△F確實會增加那麼一絲絲——但是由於分子的平均動能是統計學的量,蜜蜂再努力,也是不會讓統計學量產生顯著變化的——蜜蜂的辛苦,可以認為在壓強漲落允許的範圍內了。

——壓強

——理想氣體狀態方程

——第22頁有溫度跟動能的關係

當然,要是不滿足最初的假設(比如:大蟲子在小瓶子中),是會重的,參見@陳浩的答案。

6樓:Daxiong

不會重。

我們可以這樣理解。當乙個空瓶稱重的時候,我們伸一根手指進去(不接觸瓶子),然後隨便攪動,加速減速上公升下降或其它任何動作,可以想到瓶身重量肯定不會變。唯一會影響重量顯示的情況是手指接觸並按瓶底(施加向下的力)或者手指勾住瓶壁向上拉(施加向上的力)。

那麼蜜蜂的情況同理,它放入瓶子的時候已經排出等體積的空氣,和手指一樣。然後對瓶子密封。這時,不論蜜蜂如何活動,只要不接觸瓶身,就和手指一樣不影響重量(看作蜜蜂自己的內部化學能克服自己的重力做功);而影響重量的情況就是落在瓶底和飛起來向上頂瓶蓋的兩種情況,可以對比手指接觸瓶底和勾住瓶壁的情況。

7樓:鄭維

會是一定的。

不過我在這裡給出來乙個更好的比喻:

由於蜜蜂會懸停,所以可以把蜜蜂當成直公升飛機。兩個瓶子重量是相同的,但是由於蜜蜂在瓶中懸浮,要推動下方的空氣,直達瓶底。由此,比空瓶重量大。

8樓:

這麼想簡單點:

瓶子內空氣看成水,蜜蜂看成鐵珠(反正比水密度大的什麼珠都成,因為蜜蜂比空氣密度大,從蜜蜂不飛就掉落可以看出)

分情況:

1.若鐵珠是被掛著不做上下運動的(蜜蜂保持高度不上下飛),則有鐵珠的瓶子重(蜜蜂瓶子重)

2.若鐵珠做自由落體運動g=G,則兩個瓶子一樣重(鐵珠對於瓶子的重量=同鐵珠體積的水),即:蜜蜂不飛自由下落,兩個瓶子一樣重。

3.由2可得,若蜜蜂向下加速飛g>G,沒蜜蜂瓶子重。

4.由2可得,若蜜蜂向上飛,蜜蜂瓶子重。

9樓:

會。增加的就是蜜蜂的重量。

你可以以瓶底做受力分析。

提醒一下,蜜蜂飛起來需要給空氣以向下的力,這個力最終會施加到瓶底的。

答案有誤,現在更改如下:欠考慮了,如果蜜蜂自由落體的向下飛,則重量相等。

加速度向下且加速度大於G,則小於空瓶重量。

其它情況,大於。

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