一些物理問題

2007-07-19 2:35 am
Questions:

a)

"我們為何會感受到地心吸力? 一位處於地面上的人, 他的重量為mg,
normal reaction為R 而 R = mg, 為何我們還會感受到向下的力? "

試評論上述句子並作出解釋 ( further explanation).

b)

以某人處於一艘太空船圍繞地球旋轉為例, 怎樣為無重狀態?


c)

另外, 人工重力如何造成?

(請以
weight, reaction force & centripetal force 或
數式計算或
其餘物理知識
解釋以上問題)


[如不能就以上題目作出適當回答, 此題目最終會決定為無滿意答案處理]

回答 (1)

2007-07-19 9:30 pm
✔ 最佳答案
a)"我們為何會感受到地心吸力? 一位處於地面上的人, 他的重量為mg,
normal reaction為R 而 R = mg, 為何我們還會感受到向下的力? "
人的重量雖然是來自地球的引力(mg),但我們感到自己的重量郤是來自支持著我們的力,亦即是正交反作用力(normal reaction force)。所以不會存在 w = R,合力等於零而使我們感受不到重量。

例如一個人在升降機中,當升降機加速上升是,我們會感到重量增加。
R – mg = ma
R = m(g + a)
相反升降機向下加速,便會感到重量減少。
mg – R = ma
R = m(g - a)

所以我們感到重量的大小是由正交反作用力(normal reaction force)所做成,而不是地球的引力 mg

b) 以某人處於一艘太空船圍繞地球旋轉為例, 怎樣為無重狀態?
正如 (a) 的答案,我們所感受的重量是等於支持我們的作用力 R,

若一個人在一升降機中,升降機的鋼索忽然斷開,升降機以重力加速度下墜,則它的重量變為 a = g
R = m(g – a) 則
R = m(g – g) – 0,變成沒有力支持著,而我們感覺的重量便變為零。

另一例子潛水的人,它的裝備使它的密度略大於水,所以地球對他的引力mg略大於浮力B,它在水底漫步時的重量
R = mg – B,若mg 是很接近 B,它便會感到在水底中好似是沒有重量的。

在太空船中,太空船是繞著地球轉,太空船和船中的人,都是繞著地球,因些便有一向心加速度,由於太空船是靠地球的引力轉動,因此
向心力(ma) = 地球對人的引力(mg’)。
a = g’
g’ 是太空船所在位置的引力強度(相當於這位置的重力加速度)
依人在升降機中的例子,人的重量
R = m(g’ – a) = 0
所以在太空船中便是無重狀態。


c) 另外, 人工重力如何造成?
人工的重量需然可以用磁力做成,但磁力會影響後多電子用具的操作,所以沒有科學家會採用。

現在科學家考慮的有人做重量的太空站,是利用會自轉的太空站,利用離心力做成人的重量。

若太空站的半徑是 r,則只要自轉速度ω為
mg = mω^2r
ω^2 = g/r
便可以在太空站中模擬出人做重量了。
但這種做法都有缺點,若人沿太空站轉動的相同方向跑,則它的重量會增加,相反便會減少,當人在太空站爬高時他的重量會減少。這些都會做成在空站中重量不均勻的不好效果。當然太空站半徑愈大,這缺點影響愈少。


收錄日期: 2021-04-12 20:34:05
原文連結 [永久失效]:
https://hk.answers.yahoo.com/question/index?qid=20070718000051KK03806

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