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第一百一十二章势能

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生活中不乏势能利用的例子,如弓。当人用手拉箭的时候,由于箭的后端是抵在弦上的,所以弦也会跟着发生变形。而弦又是和弓连在一起的,就顺带弓也发生了变形了。在变形的过程中,弦的弹性势能转变为动能。而弓的弹性势能却又补充到弦上,于是它们的弹性势能全部都到箭上。而箭为什么是直线的呢?这是因为箭出去的时候如果不是直的,那么就会造成重力势能不同。这时,重力势能做负功。这样一来,我们就很难射出箭了。而弹弓就不一样了,弹力绳固然有弹性。但是,它的弹性势能小。还有就是包裹物体的部分基本上没有提供弹性势能,所以被包裹物体能够获得的能量是有限的。还有一种是弹力圈。据说,你拿着弹力圈的一端然后向下抛出它,它的下端在一段时间内是会精致的。而这就是下面的一段受到了弹性势能,从而克服了重力势能。

关于重力势能,自然要提亚里士多德和伽利略。亚里士多德就说,质量大的物体和质量小的从同一高度落下,质量大的物体的速度更快。千百年来,人们都是这样认为的。这里,还有一个解释。重力势能等于质量乘以重力加速度再乘以高度。现在来看,在同一个地点和同一个高度。那么,两个物体的重力势能之比不就等于质量之比吗?很阴显,质量大的物体的重力势能更大。在落下的过程中,重力势能转变成了动能。而动能等于1/2乘以质量乘以速度的平方。我们知道质量之比等于重力势能之比,而动能等于势能。那么,动能之比就应该等于质量之比。这样,速度就只能是相等的了。可是,物体在落地之后并不是静止不动了,而是被弹起一定高度。虽然高度不高,但是也是不了忽略的。如果这样的话,算出来的速度就是平均速度而不是物体的下落速度。可是,伽利略的实验却表阴物体的下落速度是一样的。根据经验,我们可以得出质量大的物体被弹起的高度更低。位移等于速度乘以时间,那么问题来了两个物体是同时落下吗?所以,不能来想。一个很简单的道理。质量大的物体要维持相同速度就需要消耗更多的能量。即使它的重力势能更大,但是维持速度的消耗更大。不过,这样仍然不能断言质量大的物体的下落速度是小于质量小的物体的下落速度。

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