: X) }6 w( w2 ^, @- k" C小锤敲击频率:要达到1m/s的速度,小臂必须进行蓄力摆动,这样是不能维持高频的敲击的,如果维持高频敲击,则根本无法坚持40分钟,在这里我们取5秒一次! m4 U, @# p' B' X o
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铁球的摆动周期:在上面我们假设的单摆摆长为10m,其一个摆动周期为:T=2π√(L/g)=2*3.1416*√(10/10)=6.28s1 z6 D f8 ]2 @5 V
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数值量化完毕,开始第二部,碰撞模型选择:/ U' q8 Q5 ^. s; \
我们可选择完全弹性碰撞模型和完全非弹性碰撞模型。& M, R! p- C; d
3 ^3 f) _ b" g% J O% j完全弹性模型:; u) U3 f. b3 D9 V
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不考虑单摆的阻尼和风阻,每次敲击为完全弹性碰撞,碰撞中无能量损失,因小锤质量为0.25kg,铁球质量为4110kg,m1远远小于m2,根据完全弹性碰撞性质,小质量物体撞击超大质量物体情形: # ~ {1 ?2 p# }+ W8 K若m1<<m2,即第一个物体的质量比第二个物体的质量小得多 3 o' G- J+ x y3 }( b 这时m1-m2≈-m2, 2m1/(m1+m2)≈0.则有v1'=-v1 v2'=08 s# U3 }' e7 F# Y
这种情况的结果是:小锤等速反向运动,铁球不动。# n$ m2 z* z. ?9 @( |
3 b9 o0 z: N: _6 V8 V7 Z# }
在此模型下,老人就算敲上一辈子,铁球也动不了。。。。( E, ?) c9 ]4 j3 i6 d
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有人说,完全弹性碰撞仅存在于理论中!9 ~4 W5 Q" x! ^* X8 q2 m% e* @
是的,但老人的小锤敲铁球更接近于完全弹性碰撞。在工地抡过大锤的我,有这个经验。锤子在接触工件后,回弹很厉害的,所以在锤子接触工件前,握锤把的手必须是放松,而不能紧握,否则会伤手,如果肘关节是紧张,就伤肘。那都是在实习的时候,抡大锤不会用腰的劲,还被工长笑话过的。6 [1 K# n! a4 P. h! v
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既然完全弹性碰撞被否定了,那只有选择完全非弹性碰撞(中间的没办法计算)。 , q* t" u$ g& @# H% G# N大锤敲击模型计算:根据动量守恒定律和完全非弹性碰撞' o0 c' o( \8 N( b( g+ W
c. ~! k; j' ^1 ]3 ?
大锤敲击一下后铁球速度v2'=m1v1/(m1+m2)=100/4130=0.0242m/s+ m0 u. Y& d) X: P5 p+ a
此速度单摆周期为::T=2π√(L/g)=2*3.1416*√(10/10)=6.28s7 W) W; \9 K) S' D1 Q( p) p
在摆动最高处动能完全转化为势能,1/2mv^2=mgh,h=0.00117m,铁球半摆行程150mm,即使这个行程大家看不到,第2次锤击后半摆行程约不到300mm,这样,大家应该可以看到铁球在摇摆了。 ! m2 n! I6 ^5 ? x7 J . }+ V0 \8 ?* G- l8 G8 w大锤敲击计算结果出来了,现在我们看小锤敲击的情况 2 w# y& v' K: k/ z% ^) V0 l+ z- H, V ' }/ j9 X% F0 ]4 R q因为单摆摆动方向,老人必须在顺向方向时候敲击才行,如果以固定频率敲击,则顺向逆向作用动量相同,铁球肯定静止, + _7 |2 y2 }$ ?+ w, b! e故在老人敲击的40分钟里,老人只有20分钟的时间段进行敲击,就是在每个6.28s周期里,小锤在其中一半的时间里敲击,所以,老人不能是5s敲击一次,应该是6.28s敲击一次,不要紧,说不定老人能见缝插针的多加几次敲击,我们仍取5s一次,在40分钟里12*40=480次 9 K( j1 z$ V) B6 D 8 [0 \- x% o$ ^* B小锤第一下敲击后铁球速度:v2'=m1v1/(m1+m2)=0.25/4110.25=0.0000608m/s 7 B' `7 N' Z" B- a' K; {第2下敲击后铁球的速度:v2'=0.4999847941/4110.25=0.0001216m/s2 V/ y& V( X- d* d" r4 f
随着铁球逐渐具有速度,v2'的增加呈下降趋势,为了简化计算,我们取线性增加0 D% u& ~4 k+ ~* ~: y
第480次敲击后v2'=0.25*480/4110.25=0.0291m/s" E4 @- d8 ^0 G: b
这个速度,相当于大锤第一下敲击的速度,计算的快了0.005m/s,铁球半摆行程180ms,这个只比大铁锤敲击一次,多了30mm,就是女生中指到小指的宽度,我想如果能看到这个摆幅,也能看到大锤敲击的摆动。如果考虑到速度增加的动能损耗,预计半摆行程和大锤一下的行程还少,我高数大学没及过格,现在也都还给老师了,要不哪位帮我算下?3 b3 \- V2 ~& Y0 \, S: j+ _
# _. q. l# s: W. Q+ Y* r4 A根据此线性累计,老人最后把铁球打的荡得高高的,把铁架拉的哗哗直响,我们仅认定铁球的最高线速度是1m/s,这时铁球半摆行程是1m,因为铁球的动量大,这个速度能把活动支架拉的哗哗直响,不过荡的高度。。。50毫米。。。。老人需要t=1/0.0291*40=1370分钟,接近23小时。。。在这个模型里,我们设定的这些条件,对老人可是有利的。。8 \9 o# z5 D) k0 u
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第三,结论$ i! ~) K9 M6 c4 j! A: f
我们在计算对老人最有利的模式,不考虑单摆的阻尼,老人完全按照单摆周期的敲击40分钟,仅相当于大锤击打一次的效果,铁球来回摆动2m的距离,老人在每次传递和第一次的动量相同的情况下,(1m/s是老人能给的铁球速度的极限,因为他挥动铁锤的速度也是1m/s,在接近1m/s时,老人给的动量基本达到可忽略的量了,而不是我们计算中的等量)需要23小时,老人不可能具有这样的体力,观众也没有这么久的时间和耐心。 9 j/ O) D# ?9 F" a B5 j; ?% @9 t+ Q; B4 f
所以,这个故事是有些人选择好了结果,然后编了一个过程给读者。 . g2 I) s9 Z+ h5 X/ Z- I . X7 p/ ]% V& e0 V成功学,励志已经是一个巨大的市场,消费者,受众基本都是我们这样的草根,蚁族。但是我们从这样的编造的故事汇总后能得到什么样的收获呢? : _0 i |; _: u- z; B3 }+ j# N4 `- s' v$ l5 Z" [1 y. Z/ ~
本来要写下自己的感想的,不过总觉得那样就有点写假大空作文的感觉了。大家发表下意见吧,过程中要有什么不对的地方我再回下锅,文章中心思想的升华嘛。。。容我再酝酿下。 . q7 h7 P7 d, @ L' C. k$ N作者: 短刀 时间: 2011-8-10 23:10 回复 zealangel 的帖子7 }' o/ N# a& p1 q/ A+ ~% O
0 ^8 L7 D8 X0 S" X1 q虽然看不懂论证,但实证的精神强作者: 不爱吱声 时间: 2011-8-11 01:30 本帖最后由 不爱吱声 于 2011-8-10 11:46 编辑 ; M0 h& \6 q$ {/ g+ i, R8 d. L