物理求解如圖,有乙個彈簧放在地面上,用手按壓彈簧上部,彈簧為什麼會被擠壓形變呢 詳看補充說明

時間 2021-05-29 22:44:48

1樓:弓十日

拋開學科術語和定義,我們先用自然語言來描述整個過程。

手指在接近直至接觸到彈簧首端的過程中沒有對彈簧施加作用。

手指繼續沿原方向移動,勢必就要侵占彈簧首端點原先所佔據的位置,開始跟首端點產生作用,首端產生移動並侵占彈簧上緊鄰首端的點的位置……

以此類推,這種移動傳遞到彈簧的尾端,當彈簧尾端點開始移動時,侵占與尾端接觸的地面的點的位置,彈簧與地面產生作用

自然語言描述結束。上面的移動的表現就是形變,而相互的作用就是彈力。

題主所說,手指與彈簧開始作用的時刻,彈簧沒有產生形變的說法是不對的或者說是不嚴謹的。實際是彈簧首端產生了形變,只是這種形變還需一微小段時間間隔才能傳遞到尾端與地面的位置上。此時,地面確是沒有產生形變,也與彈簧尾端沒有進一步作用(拋開起始狀態的壓力和支援力)

2樓:ErfinderWX

又看了你其他問題的追問,你是想問,彈簧壓縮和地面支援力到底誰先誰後是吧?

這個問題可以模擬,你推牆,是你的手先被擠壓還是牆先推你的手。或者說,是你先推牆,還是牆先推你?

當然是同時的,並沒有先後關係,甚至可以說沒有因果關係,你說是因為壓縮產生彈力,還是說因為有彈力所以它被壓縮?甚至說是因為先有彈力然後才被壓縮,還是先被壓縮然後才有彈力?這些都不對,他們同時產生同時消失,是同乙個物理現象的兩個效果。

以下是原答案

說實話我沒有特別看懂你的問題,但是我可以說一下這個過程。

首先乙個彈簧如果只受到向下的力,它肯定會在這個力的作用下加入向下運動,假設這個力在彈簧上部。(這個假設是在彈簧質量很小,慣性力小於外力的情況下)

此時如果下面有地面,彈簧沒法向下繼續運動,就會被壓縮,同時產生了彈性形變,和地面之間產生了壓力。

你會發現,整個過程是因為在你外力作用下彈簧想要運動,由於地面支撐彈簧沒法運動,於是被壓縮,於是產生彈力。在這裡,區分被壓縮和產生彈力誰先誰後是沒有意義的,因為二者同時產生同時消失。(如果加入了非勻速並且考慮彈簧的質量是,會更複雜)

到這裡,我們還需要注意到,如果在某外力作用下彈簧勻速被壓縮,外力一定是在變化的,而且是線性增大。而且實際過程中上,沒有可能達到乙個勻速壓縮的效果,因為整個過程需要控制力和速度的大小,所以需要控制理論的知識才能知道方法,而且無論什麼方法,一定會有控制的遲滯,在此不做論述。

再有,假設你是恆定的力進行壓縮,這種情況你可以近似為在彈簧上放乙個鋼球(這裡需要注意,彈簧剛度不能太小,鋼球不能太重,否則鋼球施加給彈簧的力變化較大,低速狀態下更,鋼球對彈簧的力更接近恆定不變),運動過程是鋼球先加速下落,然後減去繼續下落至速度為零,然後再加速上公升,最後減速上公升至初始位置(忽略一切能量耗散),如此反覆,典型的簡諧振動。

我們分析了恒力壓縮和恆速壓縮的情況,你大概應該就能懂人手壓縮的過程了。

中學的力學還沒發把力和速度完全結合,也就是說,你想用靜態來解決動態問題,還是有寫困難的。

你如果還有問題,我繼續寫補充。

3樓:

不請自來,本人比較內向,不想被熟人認出,匿了匿了。

彈乙個物體對另乙個物體施加力的作用,施力物體發生彈性形變產生的力是彈力。手對直接與地面接觸的彈簧施加豎直向下的力,若使彈簧可以形變,需要地面給予乙個支援力。但是彈簧還沒有發生形變沒有給地面力的作用,地面也不會形變產生力,那為什麼彈簧發生了形變呢?

此處是題主對於定義理解陷入誤區

簡單理一下這個力的轉化過程.手對彈簧施加力→彈簧有向下運動的趨勢→地面阻止了彈簧的運動但手上的力仍在繼續→彈簧形變

其實我們所見到的彈簧彎曲都是結構上的變化,而彈力不僅僅是這些,彈簧的材料和構造決定了它容易結構改變並且(彈性限度內)可以恢復原狀。這會讓人誤解為彈簧伸長量的變化就是它的彈性形變。

題主的誤區在於:手初始對彈簧頂部施加力時,力已經傳遞到彈簧底部【已知力在物體中以波的形式傳遞,這裡假設速度極大】,此時彈簧底部與地面之間已經發生了彈性形變,只是彈簧沒有發生結構改變讓題主誤認為那就是彈簧沒有發生彈性形變。

敢想敢問是好事,覺得比知其然不知其所以然的人好多了,題主加油!

4樓:shinbade

即使初始時彈簧底部沒有受到向上的力。(其實是有的,除非彈簧沒有重量。這個因素與話題無關)

當你加乙個力在彈簧上端時,彈簧就其材料來說,不是剛體,而且,它捲成了彈簧的樣子,就更不是剛體,更容易變形。當它變形(被壓縮)時,就在彈簧內部產生了張力(互相擠壓),這個張力傳播到彈簧底部,就是對地面的擠壓力,於是地面就有了反作用力。

5樓:hudl

這涉及到相互作用的傳遞,巨集觀來說這是乙個機械波的傳遞過程,其實就是聲波,你說的這個過程是有時間的,聲波在剛體中的速度是很快的,所以一般不分析這個過程,再往下分析就是電磁力了。分析受力體的時候物件層次弄清楚,彈簧作為乙個整體就不用再看裡面的細節了。初中講得胡克定律是對彈簧整體而言的。

6樓:RFisker

當你推動上方的時候,首先上方的彈簧受力發生運動狀態的變化,要向下移動,如果你彈簧下方沒有東西擋著,那麼彈簧會因為各個部分之間的相互推動從而開始整體移動,如果下方有東西擋著,那麼上方移動最下方不動彈簧長度只能變短,我們稱之為彈簧發生了形變。

你糾結的點在於最一開始的那個瞬間支援面沒有給出力,和書上形變的「條件」不符,那麼回答是最開始的一瞬間確實是沒有形變的,只有上方的彈簧開始移動後你才會觀察到形變,與之對應支援面給出的支援力變化也是同步進行的。物理上因果的先後和時間順序上的先後並不是同乙個意思,不必過多糾結字眼問題。

7樓:曹添銘

根據你的描述,為何彈簧受壓瞬間,地面沒有產生向上的。

彈簧不是剛體,力的傳遞需要時間。當手以某一速度v壓彈簧上部時,彈簧下部由於慣性,仍然靜止,經過時間t,向下的力傳到底部並開始擠壓地面,而這時上部已經產生vt的位移變形。

或者說是一列縱向機械波在彈簧中傳遞。

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