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为什么 科学道理,扫帚为什么能立起来

来源:整理 时间:2022-06-08 12:09:43 编辑:科技知识 手机版

什么磁铁会互相排斥和吸引?背后的科学道理是什么?回答。在农村,你见过哪些不符合科学真理的事情?要搞清楚磁铁为什么会相斥相吸,首先要明白“磁铁为什么会有磁力?”。烧香拜佛,与大神共舞,农村开香案,经常可以遇到。作为一个观点正确,信仰科学无神论的人,我真的对此感到非常不解。有些事是真的,但如果你不相信,你就不相信。

扫帚为什么能立起来?这其中有什么科学道理?

昨天晚上,朋友圈突然刮起了立扫帚的大风,作为一个力学工作者,自然也受到很多朋友发来的扫帚,就像这样。下面,我们就从力学的角度,探讨下其中的力学原理,1、起源昨晚的立扫帚风暴,源自一张来历不明的截图,如下。说的是,NASA表示这一天(2.11)是地球引力特殊的一天,是扫把唯一能够立起来的一天,实际上,大家肯定一眼就能明白,扫把能不能立起来,跟NASA说的特殊地球引力没有关系。

稍微有点力学功底的,也能明白,扫把之所以能直立,在于扫把本身的结构,NASA也看不下去了,特地出来说:这只是一个基本的物体现象,每天都可以重复。实际上,目前全网已经出现了大量的解析文字或视频,他们的解释就是一个广为人知的原因:重心位于接触面内。然而这样的解释,未免太过粗糙,毕竟这个解释仅仅是日常生活经验的总结,远没有上升到理论层面,

2、特殊的地球引力?我们都知道地球的运动其实是稍微有点复杂的,公转和自转同时进行。那么在2月11日,地球是不是处于一个特殊的位置,从而地球上的引力进入了一种特殊的状态?首先,2月11日这个时间就排除了自转的影响,大概率就是地球公转的引力的影响了,这里不得不给出引力公式,如下。其中G是引力常量,M和m分别为两个物体的质量,R为两者的距离,

这个表达式就告诉我们,引力只跟MmR有关,因为G是个常数。对于地球上的物体来讲,比如扫帚,其质量是不变的,所以,影响因素就剩下M和R。地球本身的质量也不变,唯一可能有影响的就是其他天体的引力,如太阳、月球,但是,一把扫帚也就1kg不到,扫帚到太阳或者月球的距离却十万八千里,他们的影响可以忽略。简单来所,地球上的物体的引力,地球本身才是主宰,

这其实也就排除了公转对引力的影响。另外,地球其实是个不规则体,地球上每一个点的半径R其实都是不一样的,因此,根据万有引力公式,同一个物体在每一个点的引力值都会不一样。但是,地球平均半径6371km,地表的那几公里的起伏对最后的引力值影响极微,至此,我们可以判断,2月11日的地球引力完全没有任何的特殊性。

3、平衡与稳定既然地球引力并无特殊,也就是说任何一天其实都可以立扫帚,于是,不禁想问,扫帚是怎么立起来的?在分析这个扫帚之前,先简单介绍下基本的力学原理。上图是“平衡术”展现的技术,有这么一帮人,他们对平衡非常的敏感,可以把物体按照奇奇怪怪的角度堆叠起来,看似不可能,其实却是满足力学原理,所谓的平衡,其实不仅仅是物体合力等于零,这只是其中的一个条件。

另一个合力矩等于零,也是必须满足的条件,我们通常说物体平衡,都会只说两力平衡了,其实并不准确。平衡可以分为三种情况,如上图,显然,第一个小球是不稳定的,会掉下来。而第二个小球才是稳定的,总会回到原位,第三个小球则是处处平衡。上面展示的平衡术,和立扫把,都属于不稳平衡,4、平地立扫把解析正如其他人所言,扫把能够立起来,一个直观的原因在于其重力作用线传过了接触面。

但是,这仅仅是经验的总结,远远不是深层次的力学理论,扫把立起来后,受力如上图。非常简单,就重力和地面支撑力,在这两个力的作用下,扫把的合力和合力矩都为零,于是可以保持一个平衡的状态。上图蓝色为扫把与地面的接触面,内部的叉就是重力的作用线,只有当重力作用线位于接触面内时,地面的向上的支撑力才可以形成一对互相抵消的力矩。

如果重力的作用线在外面,那么地面向上的力形成的力矩就缺少了另一个力矩来平衡。这是扫帚不倒的力学原理。因此,扫帚的重心非常重要。扫帚由扫帚头和扫帚杆两部分组成,其中扫帚头的质量较重。所以站起来后整个重心更靠近扫把头,正好满足了重力作用线通过接触面的要求。知道原理之后,我们再来分析一下扫把头,因为扫把头毕竟是软的,支撑直立的扫把不太直观。

文章TAG:为什么 科学道理能立扫帚道理

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