為什麼扭一根繩子,它就會彎曲?

時間 2021-05-31 12:51:25

1樓:

回到繩子這個問題上來,繩子是由若干纖維擰扎在一起的,每根纖維的走向與繩子巨集觀方向不一致,因此對於繩子的巨集觀扭矩,對於每一根纖維來說,就有乙個彎曲分量。

同時,考慮繩子是個柔性體,在扭轉過程中是無法保證始終為直線,扭矩與彎矩也是在互相轉換的。

2樓:李大偉

喜歡這樣簡單而複雜的好問題,請題主保持這種珍貴的特質。我物理學不專業,從化學角度分析。外力通過你手的靜摩擦力持續做功,你把生物能轉變到分子動能,動能做功導致纖維產生位移和變形,而這種位移又是下一節繩子的靜摩擦力 ,變形和往下一節重複,直到達到乙個平衡點,就是你看到的各種扭曲。

以微觀無限角度看就會比較清楚,會明白變數影響結果的方式。

3樓:

反過來看會不會容易理解點?

一根繩子(圓柱體,我畫的那個黑圓是圓柱的乙個頂面),上下兩半分別塗上紅色和藍色(色盲網友抱歉了,畫圖時沒想到這點……),如頂圖。

把繩彎成中圖的狀態(題主說的環狀)。

抓緊繩子兩端,向左右兩邊拉,把繩子拉直,成為底圖狀態,這個狀態相當於頂圖扭了一圈後的情況(扭即題主的那個扭法,可定義為繩子一端相對於另一端在垂直於繩子長度方向的平面內旋轉)。

這三步是可逆的,有那麼一根扭成底圖的繩子,完全可以變成中圖的樣子。

說了半天,我的話簡直就是「繩子就是會那樣」的意思。

那來點物理。理想情況下,一根繩子不受外力時,應該是頂圖狀態,任何彎折、扭轉在去除外力後都會在繩子本身彈力(本質上是分子的電磁力)作用下恢復頂圖形狀。你把繩子扭轉成底圖狀態,手在垂直於繩子長度方向的平面內提供了扭轉的力,同時你在繩子長度方向上(與扭轉的力方向垂直)不用力,繩子想要盡量恢復原樣就會拉近兩端距離(這方向上沒有外力),於是變成中圖狀態。

彈力是跟形變正相關的,直觀上大體可以感覺出,底圖中紅藍色快的扭曲變形程度要比中圖的厲害,中圖那個環越大(彎曲程度越小),則使繩子彎曲的外力就越小。外力大小也與繩子長度、粗細和材質等有關,這裡例子是一根較硬的短繩。

更根本的數學原理恐怕需要較深的數學語言描述,我講不出了,另一位回答者可能正是講的這個數學原理,我看不懂,那應該是能做出的最根本的解答。我承認我的解答不嚴密,僅僅是個直觀上的大體理解,很可能還是似是而非的。

4樓:

繩子是由多根細繩組成的,細繩的模量不一樣,扭的時候變形就不一樣,模量大的就把繩子往這一側拉,於是就彎成圓環狀了。主要還是材料力學知識吧。

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