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盪鞦韆中的科學原理是什麼

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盪鞦韆是很多人喜歡玩的運動,但是有很多的人都不知道盪鞦韆有什麼科學原理。下面是本站小編為你精心推薦的盪鞦韆科學原理,希望對您有所幫助。

盪鞦韆中的科學原理是什麼
  盪鞦韆的科學原理

會盪鞦韆的人,盪到高處時會突然下蹲使身體的重心下降 加速鞦韆的下落;在擺到最低點時,你的身體又開始慢慢站立, 同時兩手用力地向外推蕩繩,使蕩繩彎曲,向下擺時蕩繩變直。 這些動作都會消耗人體的能量。盪到最低處時,人站起來重心 升高,提高了重力勢能(在鞦韆上站要比地面上多費一些力氣, 也就是說多付出一些能量),盪鞦韆的人在最高處突然下蹲,使 一部分重力勢能變為動能加快鞦韆的擺動。正是這些能量使 鞦韆越蕩越高。下面的小實驗可以幫助你從擺動的角度分析盪鞦韆:用一 根線繩拴住一個大螺母,做成一個擺。擺長應超過一米,越長越好做。

擺線的一端不要固定,而是穿過一個固定在椅背上的圓環。 線端抓在你的手中,讓這個擺像一個鞦韆一樣擺動起來。如果 抓住繩端不動,過一會兒擺就會停下來。但是適當有規律地拉 動繩端,可以讓擺越擺越高。經過幾次失敗以後,你會總結出一個規律:螺母擺到最低 點的時候,要突然把手中的線頭向下拉使擺線由長變短,擺到 高處的時候,手中的線頭要突然放鬆使擺線長度變大。只要配 合得好,擺就會越擺越高。

從擺動的規律看,鞦韆是一個擺,擺長長,週期大,擺得慢; 擺長短,擺動週期變小,擺動加快。鞦韆的擺長可以近似地從 懸點到人體的重心計算,人在鞦韆板上站立時,重心高,擺長 短;蹲下,重心低,擺長變長。在最低點,人突然站立使擺長突然減小,擺動加快。在從低處向高處蕩過去時,人用手向外用力推蕩繩,使它們向外彎曲,這個動作的效果也是使擺長變短, 使鞦韆越蕩越高。

  盪鞦韆的力學原理

1 力學模型

如果把人和鞦韆組成的系統看作一個擺,擺線在O點處是固定的,擺線自身的伸縮和擺線的質量忽略不計。設想人在最大偏轉角處迅速下蹲,在最低點處迅速站立,下蹲和站立的過程都在瞬間完成。人體的下蹲和站立導致了系統質心的升降,相當於有效擺長改變。

2 運動過程分析

現在我們把人!鞦韆和地球所組成的系統作為研究物件,這樣在盪鞦韆的全過程中,系統所受到的外力只有懸點的約束反力,其值與擺線張力T相同,為一變力。但是,因為懸點固定,此外力並不作功。重力為保守力,使人下蹲和站起的力為非保守內力。根據功能原理:"一切外力與非保守內力所作功之和等於質點系機械能的增量。"因為外力並不作功,所以有Aλ=ΔE。現在我們來研究圖。所示的可變擺長單擺模型的第一次擺動。

  盪鞦韆原理的案例

案例一

世界首富比爾·蓋茨,這個不安分的電腦奇才自中學起便利用閒暇時間從事電腦程式設計,並且從中獲利,之後蓋獲便在電腦軟體開發這架鞦韆上持續發力。

從一個小打小鬧的學生作坊到全球首家年銷售額達10億美元的軟體公司,微軟用了14年。在這14年的時間裡,蓋茨絲毫沒有懈怠過他的工作,直到身價數以百億美元,他依然奮鬥在軟體開發的第一線上,甚至每年還專門抽出時間來閉門思考微軟下一步的發展。這種努力讓微軟(Windows)飄揚的旗幟佔據了全球絕大多數的電腦螢幕。

法國啟蒙思想家布豐曾說過:“天才就是長期的堅持不懈。”我國著名數學家華羅庚也曾說:“治學問,做研究工作,必須持之以恆……”的確,無論我們於什麼事.要取得成功.堅持不懈的毅力和持之以恆的精神都是必不可少的。

案例二

愛迪生研究電燈時,工作難度出乎意料的大,1枷種材料被他製作成各種形狀,用做燈絲,效果都不理想,要麼壽命太短,要麼成本太高,要麼太脆弱,工人難以把它裝進燈泡。全世界都在等待他的成果。半年後人們失去耐心了,紐約《先驅報》說:“愛迪生的失敗現在已經完全證實,這個感情衝動的傢伙從去年秋天就開始研究電燈,他以為這是一個完全新穎的問題,他自信已經獲得別人沒有想到的用電發光的辦法。可是,紐約的著名電學家們都相信,愛迪生的路走錯了。”

愛迪生的“鞦韆”一下於跌落到了最低谷。愛迪生不為所動,繼續著自己的實驗。英國皇家郵政部的電機師普利斯在公開演講中質疑愛迪生,他認為把電流分到幹家萬戶、還用電錶來計量,是一種幻想。愛迪生繼續摸索。人們還在用煤氣燈照明,煤氣公司竭力說服人們:愛迪生是個大騙子。就連很多正統的.科學家都認為他在想人非非,然而愛迪生毫不動搖。在進行這項研究一年之後,他的鞦韆終於把他蕩上了高空,他造出了能夠持續照明45小時的電燈,完成了對自己的超越。

在研究電燈的實驗處於低將的時候,愛迪生沒有退縮,他堅持了下來,他不但促成了自己的蛻變、牢牢樹立了自己在世人心目中偉大的發明家地位,而且促成了人類生活方式的一次大變遷。正是因為有了他的這項發明,人類才真正進入了電氣時代。

當困難絆住你成功的腳步的時候,當失敗挫傷你進取的雄心的時候,當負擔壓得你喘不過氣的時候,不要退縮,不要放棄,一定要堅持下去,因為蕩得高的鞦韆都是從低處升到高處的,只要堅持越過低谷,必然會換來更高處的清風撲面。

堅持到最後一刻,成功就屬於你了。