新媒体管家
新学期伊始,很多小伙伴也坐上了通往学校的飞机。没坐过飞机的时候,你会不会也觉得飞机很危险,在白云中穿梭的飞机,为什么不会被闪电击落呢?
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Q:既然自行车车轮与地面的静摩擦力不做功,那是哪个力做功克服空气阻力做功?
ByJackie
A:我们把讨论限制在平直公路上匀速行驶的自行车上。先公布答案:为自行车提供能量的力是运动员蹬自行车的力,也就是说人体的化学能为自行车提供了能量。但是克服空气阻力维持自行车匀速直线运动的力是地面给自行车后轮的摩擦力,不过这个摩擦力不为自行车提供能量。看起来是不是很奇怪?既然人体负责提供能量,那摩擦力看起来就是无用的了;既然摩擦力在克服空气阻力,那人看起来就不是那么重要了。但事实上两者缺一不可:可以想象,如果地面没有摩擦力,运动员狂踩自行车只能使车轮转的飞快而自行车并不前进;如果没有运动员的踩踏,就不会有车轮相对于地面的运动趋势,也就不会有地面摩擦力的产生。其实,摩擦力的存在只是该变了自行车的运动状态,使车轮获得的动能传递给整个自行车系统(可以想象被墙壁反弹的弹力球,弹力改变了它的运动方向但是没有给它提供额外的能量),使得自行车的质心具备向前的速度。
从上面的分析可以看出,我们既需要蹬踏自行车来输入能量又需要地面的摩擦力整合能量,这样才能让自行车行驶起来。
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为什么在空中的国旗是呈波浪状飘动的?
By
A:这是一个非常复杂的动力学问题,如果建模型的话要运动流体力学的知识,对旗帜做一下受力分析再解个拉格朗日方程之类。恩,其实我们就没有太完美的方程来描述空气的流动(由于非线性效应,即使简单描述空气流动的方程也非常难解,不然天气预报只能预测短暂的未来天气,其准确度也不是百分百。),更遑论在这个基础上来解关于旗帜飘动的方程了。
不过要是定性分析的话,这也是很容易理解的。首先,空气流动(就是风啦)并不是定常流动,也就是说在流动的过程中密度并不是不变的。简单理解就是即使离得很近的两点(如旗帜两面),其风速大小也是可以有差别的。我们把旗帜两侧很小的区域分别看成定常流动,根据伯努利方程,风速大的地方压强小。这样风速小的地方就会压着旗帜向风速大的地方飘动。一边变成谷(如图五角星区域背面)一边变成峰(如图五角星区域正面)。这时鼓起的一面就会直接受到风吹的力,受力又会大过谷的那一面,于是风又吹着旗帜向另一面方向飘动。如此往复。
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Q:一直困扰我的问题是,眼睛里的晶状体不是相当于一个凸透镜么,按照透镜原理,物体反射的光线通过晶状体以后到达视网膜的时候物体不应该是倒立的吗,为什么我们看到的物体是正立的?
By?
A:从眼睛的剖面图我们可以清楚地看到台灯在视网膜上所形成的像确实是倒立的,但是为什么这个像在我们看来是正立的呢?其实,成像只是我们“看东西”的其中一个环节(具体参考上期问答:为什么太阳是*色的,但阳光是白色的?),具体到这个实像对于我们来说意味着什么还需要大脑对它进行解读。解读过程就是大脑告诉你视网膜上的像和真实的物体具有什么样的对应关系。所以,即便是倒立的像在经过大脑的解读方法正确它在我们看起来也是正立的。
如果读者对这个说法还有些疑惑,不如我们来看一下GeorgeM.Stratton在研究神经适应性时所做的实验:Stratton只做了一个特殊的眼镜,这个眼镜会颠倒物体在视网膜上的像,也就是说台灯在视网膜上会成正立的像。当Stratton戴上眼镜后的前四天里(一直戴着),他觉得整个世界都颠倒过来。直到第五天,他发现他看到的东西又正过来了。所以,我们可以得出结论,你看到的东西是什么样子,不光和视网膜上的像有关系,还和大脑的解读方式有关系。
参考资料: