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荡秋千的功能转换及疑问

已有 4803 次阅读 2013-12-15 09:42 |个人分类:力学科普|系统分类:科普集锦|关键词:荡秋千,动作要领,功能转换,疑问| 疑问, 荡秋千, 动作要领, 功能转换

荡秋千历史悠久,地域广阔。其技术要领是,双手抓紧悬索,双脚站稳踏板;在高处屈膝下蹲,在低处挺身直立,即可越荡越高。

(1)  人在低处站起要克服重力和离心力做功,使系统的重力势能和动能增加;

(2)  低处站直引起的动能增加也就是速度增加,可从系统力矩为零而动量矩守恒来理解:旋转半径减小,速度增加;

(3)  高处蹲下时因身体倾斜重力势能降低较少;在最高处速度为零,也就没有动能损失;

(4)  利用低处站起、高处蹲下,使系统能量逐步增加,秋千就能越荡越高。

将秋千逐步荡高仅归结于势能的净输入不够全面;而人体姿态转换时手脚没有位移,称内力做功使系统能量增加似乎也不合适。就讨论的单质点振动系统而言,摆长变化也是缘于系统之外的能量输入。

荡起角度达到 60o时,最低点处离心力已与重力相等,其后从蹲姿转换为站姿也就越来越困难。另一方面,起荡初期高度增加较慢,努力增大起荡角对提高比赛成绩较为关键。

具体分析参见:

尤明庆. 关于荡秋千力学原理的一个注记. 力学与实践,2010, 32(3)136

笔者有一个疑问请大家指教:

在高处下蹲时,重力势能的损失能否部分转化为下降的动能? 

参考文献

1  武际可.从荡秋千说开去——漫话共振.力学与实践,200325(2)75~78

2  刘延柱.再谈荡秋千——兼谈自激振动.力学与实践,200729(3)92~93

3  吴军.荡秋千中的物理学.物理教师,200627(7)51

4  贺承绪等.关于荡秋千的能量分析.物理与工程,200515(1)25~26

 

20081011日第13届北京朝鲜族运动会在中央民族大学进行。77岁朝鲜族老人李凤子参加荡秋千比赛。



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1 史晓雷

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