重100吨的物体能用手推动吗?其受力分析是怎样的?
高中 来源:网络 编辑:小蜜蜂 2019-12-14 17:28:58

  庞然大物摆在我们的面前的时候,对人来说都会起到的威慑的作用,那么面对100吨的物体,大家是否想过会用手将其推动呢?今天我们来分享一个有趣的知识,用手开推动100吨的物体,看看其受力分析是怎样的?这个话题虽然是一个比较脑洞的话题,但是其中的力学知识是大家都会遇到的题目,并且其中的一些受力分析也是各位同学在分析整个受力过程中需要具备的能力。下面一起来看看。

重100吨的物体能用手推动吗?其受力分析是怎样的?

  1、拔河的一个小故事

  不知道各位的物理老师讲到物体平衡的时候,有没有讲过拔河?参加拔河的两队小朋友们,使出吃奶的劲,拔的满头大汗,青筋爆出,但是绳子却纹丝不动。这个时候,裁判在中间,轻轻用一根小手指一拉,就可以拉动双方。

  是不是很神奇?双方使出浑身力气都无法拉动对方,但是裁判只需要一根小手指就可以拉动双方。究竟是何缘由?与本题又有何关系?

  2、受力分析

  如题所述,用一根绳子吊起重物,其受力图如下。物体受到100t的重力(1000kN),绳子拉力也是1000kN。两者平衡,物体静止。

重100吨的物体能用手推动吗?其受力分析是怎样的?

  此时,我们用人力去推这个重物,受力如下。由于水平方向额外多出来的推力,破坏了原来的平衡状态。此时,不管推力多么的小,物体也会发生运动。物体运动的距离就与推力的大小有关。这就与开头的拔河一样了。

重100吨的物体能用手推动吗?其受力分析是怎样的?

  力大一些,运动距离就远一些。我们可以将力分解成水平和竖直两个方向。在竖直方向上,由于重力不会发生改变,想要物体平衡,绳子的拉力需要足够大,在竖直方向上提供与重力平衡的拉力。另一方面,水平方向上,人体的推力,由绳子拉力在水平方向的分量来平衡。如下图。由此可见,不管推力多么小,物体都会到达一个新的平衡态,都会发生运动位移。

重100吨的物体能用手推动吗?其受力分析是怎样的?

  3、较大位移的计算

  我们把力集中到质心上,根据平衡方程可以得到推力与重力和角度的关系。一般正常成年人的推力约为人体自重的1.5倍。假设人体自重75kg,那么推力大小为1125N。而重物100t,G=1000kN。因此,可以计算出角度为3′52″,一个小的角度。

重100吨的物体能用手推动吗?其受力分析是怎样的?

  物体的位移就等于角度乘绳子的长度。人眼能够分辨的位移约0.1-0.2mm,那么可以算出绳子的长度约为0.89-1.78m。即:当绳子较短为0.89m时,可以产生肉眼可见的0.1mm的位移。绳子长度越长,这个位移也就越发明显。

  4、总结

  用人力去推悬挂的100t的重物,是可以产生位移的。但是,想要肉眼可见其位移,那么这根绳子需要大于0.89m。

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文章标签: 物理
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