汽車中的懸浮氣球如何運動

2022-07-07 07:30:12 字數 4771 閱讀 3826

1樓:匿名使用者

你可以想象在一個密閉的汽車裡(車窗密閉),在車頂用細線吊著一個小鐵球。

那麼當車開動時,小鐵球會怎樣?

會靜止還是動?

答案是小鐵球會向後擺動。因為小鐵球有慣性。

我們再假設一個東西,

我們還是舉例在密閉的汽車裡。

假設在汽車的地板上有一個細線細線上栓一個氫氣球,因為是氫氣球,所以氣球會漂浮起來,然後會懸浮在空中不動。

那麼當氣車開動時,氣球會怎樣?(你可以做這個試驗,這個試驗做起來不難,買個氫氣球,你牽著它,坐到汽車裡)

答案是什麼呢?(你最好先去做上面的試驗再來看下面的答案)

理論上氣球會相對於汽車靜止不動。

但事實上,氣球會向後擺動。

為什麼會這樣呢?

因為氣球和上面那個小鐵球一樣也會有一個靜止的慣性。我們通過物理學可以知道。除非氣球受到外力的作用,否則氣球將保持靜止的慣性。

也就是說,如果汽車往前開,而氣球因為沒有和車體接觸(和汽車上坐著的人不一樣,汽車上坐著的人和汽車是接觸的),所以當汽車開動時,汽車車體不能給氣球一個外力,不能改變氣球的靜止慣性。所以汽車開動時,氣球應該相對於大地保持靜止(氣球相對汽車是運動的),即氣球會撞到汽車的後尾。

但是上面的分析中,我們忽略了一個物質,即空氣。汽車裡的空氣本來也會保持相對靜止的慣性。但是空氣是與汽車接觸的,當汽車開動時,汽車的尾板會推動汽車裡的空氣向前運動。

而空氣又會推動氣球向前運動。所以這樣一來,氣球在空氣推力的作用下,向前運動,並保持和汽車一樣的速度。

以上是理論的分析,如果你做了我上面說的試驗,你會發現,實際上,當汽車開動的那一瞬間,氣球還是會向後擺動一下。

這是為什麼呢?因為慣性只與物體的質量有關,如果你想改變物體的慣性,你需要給這個物體一個力,力的大小決定了物體改變慣性時的加速度。注意看看物理書上對加速度的定義。

加速度與物體的質量以及外力的大小有關。而汽車裡的空氣因為在汽車剛起動時,無法給氣球一個足夠的力,所以氣球還是會向後擺一下。

而上面例子中的小鐵球只所以會向後擺,也時因為空氣沒辦法給小鐵球一個足夠的推力來改變它的加速度。

我們再回到你說的那個蒼蠅上。通過上面的解釋你應該清楚了。汽車開動時,蒼蠅會不會動,決定於空氣對它的推力大小以及蒼蠅本身的質量大小。

如果我們把蒼蠅換成一隻鳥。你可以知道,汽車開動時,鳥不會隨汽車一起動,而是向後擺。而蒼蠅到底會不會相對汽車保持靜止,關鍵是看蒼蠅的質量大小和空氣的推力大小。

這個需要計算蒼蠅的橫截面來計算空氣的推力。並通過蒼蠅的質量來算出加速度。並和汽車的加速度來對比,從而確定蒼蠅到底會不會相對汽車靜止。

我沒有計算,所以這裡不好說蒼蠅到底會不會懂,但是大概來看,蒼蠅不會相對汽車靜止,即蒼蠅會向後擺動。因為空氣的推力不夠大。

如果你把蒼蠅換成蝴蝶,那麼答案可能又不一樣了。

當然要注意的是我們現在討論的是汽車剛啟動的一瞬間。當汽車已經保持勻速直線運動狀態時,蒼蠅也就保持勻速直線運動的慣性了,所以蒼蠅那個時候就會相對汽車靜止了。

同樣,汽車剛開動時,坐在裡面的人會突然向後仰一下,並會感受到椅子背的壓力。但當汽車勻速直線運動後,人和車就會相對靜止,椅子背就不會對人有壓力了

樓主能提到這個問題,證明樓主還是很聰明的一個人,懂得思考,懂得從生活中發現問題。但樓上很多人對這個問題的回答卻太想當然。根本沒有認真思考就憑感覺做出一個答案。

我們分析一個物理問題,一定要用物理的方法去計算和證明,而不能想當然。

這個問題關鍵是涉及到「慣性」、「空氣推力」、「加速度」這3個物理量。

打字打的手都累了,好了,結束。

2樓:網易網友

第一個條件,車內有空氣,這時汽車啟動,氣球因為慣性原理還要保持靜止狀態。但由於封閉的車內充滿氣體,它們會隨汽車一起運動,這時。它會慢慢地使氣球跟著氣車一起運動。

第二個:

這時,氣球會保持靜止狀態,直到撞到車上。

因為,在真空狀態下,是沒有任何外力的。氣球由於慣性原理,會保持靜止狀態,這種情況就類似於在宇宙真空環境中,太空物質會以原始狀態保持運動或靜止。直到有其它外力影響它。

事實上,樓主修改了回答後,我的解釋也還是上面的,只是我不知道。樓主想要的是否就是這樣片面的解釋呢,還是想要以一篇**的方式?

3樓:保宜楠

與加速度的方向同相運動。

因為能懸於空氣的氣球平均密度與空氣相當,當車輛向前加速時,由於車內的空氣是靜止的,因此空氣會向車後湧去,於是氣球就被從密度大的地方擠到了空氣密度小的地方,因此會向前跑(加速度的方向),車輛剎車的時候也是同樣的道理。

補充:沒想到有這麼熱鬧,看到大家的回答我也再補充兩句:

1.如果是真空,那麼氣球就不會懸在空中,因為氣球自身有重量,氣球的懸浮是靠浮力產生的,真空條件下浮力也就不存在了,除非氣球內裝負重量物質。

2.氣球的運動我在上面說了,是與加速度的方向相同,所以就要看加速度是相對於哪個物體來說。

4樓:

在兩種情況下,這個時候(汽車啟動瞬間)氣球都是會保持原來的狀態--相對於地面靜止(如果我們站在地面上看,會看到汽車啟動直到它接觸氣球前,氣球都是靜止不動的)

1 注意點:

1.1這個情景中的一個非常重要的因素就是您所說的"忽略了空氣因素",這個概念既是:忽略空氣對於氣球的影響.

(當然,並不是指空氣不存在,如果空氣不存在,那氣球就會由於內部的氣壓而**了)

1.2當忽略空氣因素時(其實您的意思還要忽略他們之間十分微弱的萬有引力)氣球與汽車是兩個分開的物體,這與汽車是否封閉無關,因此您提到的情況實質上是兩個完全獨立(未接觸前)的物體,他們的運動彼此毫不影響.

2 關鍵理論依據:

2.1 牛頓第一(慣性定律):慣性是一切物體固有的屬性,無論是固體、液體或氣體,無論物體是運動還是靜止,都具有慣性。

2.2 慣性:一切物體都保持未受外力前,都保持原來的運動狀態不變.

3 分析推理過程

第一步:氣球擁有慣性

第二步:氣球在汽車啟動瞬間未受到汽車接觸,獨立於汽車,未受到任何外力作用

第三步:在汽車啟動瞬間直到它接觸氣球前,由於氣球與汽車未接觸,因此保持原來的運動狀態----0速度(相對地面靜止)

4以上說的言語太書面了,換成更加簡便易懂的說法即是:

由於氣球在汽車啟動時候沒有受到任何外力作用,又因為力是改變物體運動方式的原因(牛頓第二定律:f=ma),因此氣球在那一時刻一定是保持原來的懸浮狀態了,既相對地面靜止.

(由於您所述情景屬於低於光速問題,所以不考慮用量子層面的理論去分析---即萬有引力和其他的場裡忽略不計,應用上述的牛頓經典運動理論足已解決

附加一句:如果考慮空氣因素,那結果則大不一樣,這不光設計到空氣本身的慣性,還涉及到氣球形狀對球內部空氣的張力分佈而造成的氣球懸浮時候的運動方式,然後綜合各種因素對氣球進行受力分析,就會得出結果,當然,這些都是題外話了, ^_^)

5樓:

這個時候再來搶分很不容易啊,搶不到要蒙受採納率降低的風險,但是看著別人答不到點子上心頭更癢,還是答一下:

把氣球看作質點是正確的,但更重要的是考慮到加速度和空氣慣性的影響。這裡的關鍵是定義「懸浮」!!!

很多回答都很好,但是都沒有弄清楚加速度和引力場之間的關係。根據愛因斯坦的等效原理,慣性質量和引力質量等價,也就是說加速度等價於地球引力。

空氣在地球引力的作用下,按高度不同形成壓力差。同理,在加速的汽車裡,空氣受慣性作用向車尾擠壓,按據車尾位置不同形成壓力差。有了這個結論就可以回答氣球的狀態了。關鍵還是「懸浮」。

懸浮要換成比較明白的語言說,氣球等效密度比空氣大還是小

氣球等效密度比空氣小,則在空氣中往上飄,在加速的車裡向汽車加速度方向運動。

氣球等效密度比空氣重,則可看作一個質點,與汽車加速方向相反運動。

至於題主說的與汽車不做任何接觸的「懸浮」,我理解為:氣球等效密度與空氣相同,巨集觀上講,氣球應不動。考慮到空氣被向車後擠壓時,車後部空氣密度增高,前部密度降低,氣球在車前部時,將向後運動,氣球在車後部時,將向前運動。

第二個問題,沒有空氣而又能懸浮的氣球,因為條件不足,我只能想象為在太空的宇宙飛船中漂浮的一個氣球(艙內沒有空氣),這時它仍是一個質點,因此飛船加速時,氣球應向後運動。

搶分生活非常不易啊

補充:空氣沒有了慣性,是什麼??為了200分,還是努力想象一下

假設空氣沒有慣性,也就是說沒有質量了,但仍保留空氣的粘滯特性,不知道這是不是樓主想象的空氣呢

如果是,氣球要懸浮在空氣中,要麼也沒有質量,也就是說氣球沒有了慣性質量,這時氣球的受空氣粘滯作用帶動,隨汽車向前運動。

要麼氣球還有質量,以一種不隨汽車運動力場懸浮在空氣中,汽車向前加速時,氣球將向相反方向運動。

6樓:匿名使用者

1樓的解釋不太準確

第一種情況下,氣球隨車運動,原因是當車動時,車內空氣質量以及懸浮氣球的質量都很小,而物體的慣性只跟質量有關,就是說,車內空氣和氣球慣性極小,幾乎會跟車一起運動,當然它們也會有個短時間的加速過程,相對車而言,氣球迴向後面移動一段距離。如果這個氣球的質量大到一定程度,則可以觀察到更明顯的運動。

第2種情況下,氣球只會相對地面靜止直到接觸汽車。原因應該很明瞭。

樓主說的真空不真空的沒有關係,即使是絕對真空中,這個假設也可實現,因為不同的力場可有很多方法使氣球在真空中懸浮。

7樓:普普通通過日子

在假設汽車為密閉狀態下這個氣球會懸浮在車中隨車運動,因為汽車為密閉的,空氣也是汽車一部分,包括空氣中的懸浮物。假設汽車內部為真空狀態時氣球又會落在汽車的地板上,隨車運動,因為真空中沒有空氣浮力,帶動氣球的是它與地板的磨擦力。

關於你的補充:你的補充實際是把汽球看做了一個不受任何外力的物體。這樣話實際上是汽球與汽車是兩個同向運動的物體,如果汽車均速運動,汽球同汽車保待相同的運動,相對汽車靜止。

如果汽車加速,汽球相對汽車向汽車後方運動,如果汽車減速,汽球相對汽車向汽車前方運動。

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