关于小球落地的问题

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查看11 | 回复4 | 2010-1-26 12:17:14 | 显示全部楼层 |阅读模式
需要考虑小球所受支持力的时间因为质量为m的小球 从2米高的位置自由落下至地面时具有一定的动量P,而根据冲量定理:I=P=Ft所以当其所受的支持力的时间越长时,其所受的力越小,反之越大。当时间趋向于0时,力趋向于无穷大
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千问 | 2010-1-26 12:17:14 | 显示全部楼层
这个问题有意思.
落地的时候速度v大概是6.3m/s.那么动量就是mv.
如果不计碰撞过程中的机械能量损失,那么碰撞的平均力就可以用2mv/t求得.(其中t为碰撞的时间)
那么支持力多大呢?可以根据力的平衡来计算.但是楼上的解释不恰当,因为平衡的不是小球,而是刚性地面(当然也是假设是刚性的).那么平衡的一对力就是地面的支持力和小球发生弹性形变所产生的弹力.由此可以知道,这个支持力是一个变力,由小变大,再由大变小.因为小球的形变就满足这一规律.
具体讲,这个力最小是0(刚接触地面的时候,小球没有形变),平均值是2mv/t,最大值可达4mv/t.
关键就在分母t上.同样质量的小球,一相同的速度和刚性地面碰撞.t取决于材质.一般来讲,相对软的小球碰撞时间就比较长一些,那么这个力就比较小一些.比方说橡皮球.相对硬的,碰撞时间短,力也就相对大.
但是能不能达到无限大呢?不能.
因为球是有一定承受能力的.刚才说过,这个力是先是逐渐变大的,如果在增大的过程中超过了球的承受能力会发生什么呢?把一个玻璃球从十米高扔到水泥地面上你就知道了.所以说这个力不会无限大,因为有球的承受能力在限制.
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千问 | 2010-1-26 12:17:14 | 显示全部楼层
这个问题还真不好解释。动量定理告诉我们,小球受的的支持力等于小球质量乘以小球速度的变化率,即F=m*(ΔV/ΔT),你题目上说小球是个质点,那是不是可以理解成小球完全无弹性?那么不论ΔV为多少,ΔT肯定是趋于0的,这样ΔV/ΔT趋于无限大,可以得出F也是无限大的。所以你的题目应该完善,要加上一些条件,比如这个质点是否有体积?与地面的碰撞是弹性碰撞还是非弹性碰撞?能量是否有损失等等。希望能够解答你的疑惑。
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千问 | 2010-1-26 12:17:14 | 显示全部楼层
根据而力平衡竖直方向上的平衡,竖直方向就一个重力和地面的支持力,但是球落地有速度,最后静止在地面,这个使他静止的是合外力(支持力大于重力的部分)所以地面的F=G+F合
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千问 | 2010-1-26 12:17:14 | 显示全部楼层
不会无限大,只是地球沿小球原来运动方向移动一点点而已,而后小球静止题目好像不完整么.....落地后情况不同结果也不同的,是反弹的还是马上静止?反弹的话弹的多高,静止的话也要知道时间。要用动量定理做的。 就第一次落地的那一瞬间 不考虑弹起 不考虑小球形状大小这样的话,毫无疑问, 支持力无穷大了Ft=m△v
当t无限小时,F就无限大了
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