秋千是怎样愈荡愈高的?

想一想:你记得怎样荡秋千吗?身体何时蹲低,何时站起来?为什么这些动作能使秋千愈荡愈高?
荡秋千

秋千是怎样愈荡愈高的?

图(a)表示秋千从左方P点摆向右方。如果身体蹲低不动,又不考虑空气阻力,则最多摆至右方同一高度的Q点。秋千离悬点O愈远的位置,其摆动的线速愈太(但角速度相等),即弧AB>弧CD>弧EF。

图(b)表示当秋千摆至靠近最低点之前,身体迅速直立把重心提高。由于人体的惯性,代表速率的弧AB长度不变地升高到弧AʹBʹ。如果不考虑秋千的惯性,则代表摆动速率的角∠AOB就增大至∠AʹOBʹ。但实际上秋千是有惯性的,因此,代表摆动的角就较∠AʹOBʹ稍小,而仍大于∠AOB。换句话说,由于人体重心的上升,人和秋千的摆速就增大,也就是动能增大,故能摆至比前一次较高的位置(即较大的势能)。然后,再蹲低摆回。当摆至接近最低点时,又再站高。这样重覆运动,秋千就愈荡愈高。

秋千动能(或势能)的增加,是由于人体每次站高时所作的功而获得的(若小童坐着荡秋千,就要在最低点时把垂下的双脚向前提高)。

人体升高之所以能把秋千加速,也可以用科里奥利力来说明。同一质量的人所产生的科里奥利力,与秋千摆动的角速度成正比,也和人体站起来的速率成正比。因此,当秋千摆到最低点时,其摆速最大,人体在这时升高最为有效。

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发布时间:2012-11-6 9:59:47  阅读次数:5745

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