在太空中扔一個2kg的物體和扔一個200kg的物體所要花費的力氣是一樣的嗎?

如果太空中的重力為零,那麼物體的重量也就不存在它的意義了,那麼是不是舉起一個2kg的物體跟舉起一個200kg的物體花費的力氣也是一樣的?如果一樣,那麼把這兩個物體以同樣的初速度扔出去所要花費的力氣也是一樣的?這樣的話假如能造一個50噸的飛船跟一個5噸的飛船要使它運動給兩者施加的推理是不是也可以一樣?


牛頓三大運動定律,

第二運動定律:施加於物體的合外力等於此物體的質量與加速度的乘積。

為了使物體獲得你說的相同速度離開,從0開始的情況下它們必須有相同的加速度,那麼你需要施加的外力與質量成正比。

因此,扔一個200kg的物體要比扔一個2kg的物體多費100倍的力量。


第三運動定律:當兩個物體互相作用時,彼此施加於對方的力,其大小相等、方向相反。

因此,你施加給那個物體的力與你自己收到的作用力是一模一樣的。

當扔一個2Kg的物體時,是你在扔它

當你扔一個200kg的物體,甚至你說的好多噸的,基本上就是它把你扔出去了。


感覺像是在複習初中/小學物理一樣,那麼課後作業來了,牛頓第一定律是啥?


https://zh.wikipedia.org/wiki/%E7%89%9B%E9%A1%BF%E8%BF%90%E5%8A%A8%E5%AE%9A%E5%BE%8B


(請凡偉老師多多指導)


想啥呢…在太空中,他們重量都是零。但是質量不一樣啊,質量守恆啊…牛頓定律裡面的公式都是m,質量。跟重力關係不大


不一樣!重量來自地球對質量的引力,但太空中雖然脫離地球重力 卻仍有不變的質量。失重狀態下沒有「提」、「舉」這個概念,但是拉取和推出物體時是要克服質量帶來的慣性的,2kg物體可以輕鬆拉取和拋出,但200kg物體相對於60kg的人體來說實在是太大了,假如拉取動作使物體離人近了50cm,那麼事實上物體只前進了十幾厘米,人會被拉近三十多厘米。另外如果推出200kg的物體是比較危險的,因為物體基本推不動,人會被自己推飛。

2kg和200kg物體推拉過程中克服慣性所用的力大小和體驗近似於穿著冰鞋在冰面上推拉兩塊重量差100倍的不鏽鋼塊。


我們來慢慢解答,這是一個用高中物理就可以簡單回答的問題。答主普通高中生,有疏漏請指出。具體情況簡單考慮,有一定的局限性。
首先第一個問題,舉起50kg的物體和500kg的物體用的力是否是一樣的?這個其實可以用勢能定理解決。用勢能定理時必須先選擇參考面,我們就假設題主站在一塊平地上,物體也放在平地上,但是題主和物體都沒有收到任何外力作用。根據公式△Ep=mg△h,其中m是質量,g是重力,△h是和參照平面的高度變化量,我們可以看出,當物體不受重力,即g=0時,△Ep=0,即題主不需要做任何功就可以舉起任意質量的物體。當然這是在理想情況下考慮的。
第二題,是否可以用同樣大的力將不同質量的物體以同樣的速度推出?花費的力氣是否一樣?首先我們來了解一下速度的變化量:加速度。加速度是描述速度變化快慢的物理量,單位是米每二次方秒。根據高一物理必修一的牛頓力學定律有公式:F=ma,F是外力,單位是牛頓,m是質量,單位是千克,a是加速度,單位是米每二次方秒。我們舉個例子,一個人以100N的恆定外力推一個50kg重的物體,那麼a1=F/m1=100/50=2m/s2,也就是說這個物體會以2米每二次方秒的加速度沿著力的方向做勻加速直線運動(不考慮其他外力)。同理,500kg的物體,a2=F/m2=100/500=0.2m/s2,也就是說第二個物體會以0.2m/s2的加速度做沿著力方向的勻加速直線運動。接下來我們再認識一個公式:s=v0t+1/2at2,s表示位移,v0表示初速度,t表示移動時間。我們假設兩個物體的初速度均為0,用同樣大小的力加速10秒鐘,那麼此時v0t=0,即s=1/2at2,帶入數據可得:當a1=2m/s2時,s1=0.5*2*102=100m,當a2=0.2m/s2時,s2=0.5*0.2*102=10m,可見第二個物體運動距離明顯小於第一個物體,由v=s/t可得出v1=10v2,也就是說題主用同樣的100N推兩個物體各10s,50kg的物體的末速度會是500kg物體的十倍。明顯的,用同樣大的力推動不同質量的物體,其末速度肯定不一樣。
花費的力氣我們可以理解為人需要做的功。做功公式W=Fs,兩個物體受到的F
一樣,但是明顯s不同,所以W也不同。
第三個問題,讓50t的飛船和5t的飛船運動是否可以推力一樣?參考前面兩個答案,顯而易見:若想使得加速度一致,大質量的物體必須擁有更大的推力。並且速度越快,所需要的能量越多。根據動能定理公式Ek=1/2mv2,要達到同樣的速度,50t的飛船需要的能量是5t飛船的十倍,若需使飛船速度變味原來的兩倍,那麼能量將變為原來的四倍。


謝謝。
新人首答,任何疏漏或錯誤請指出,謝謝。


不一樣的。
題主大概混淆了重量、重力質量、慣性質量這三者的概念。
所以先說清楚概念:
重量(重力)就是地球附近物體因為存在高度、且被地球吸引的力,它的單位是牛頓(N)。需要注意生活中我們常常把重量和質量混淆,比如體重計上的單位是千克,嚴格來講應該叫質量計。所以這裡取嚴謹的說法,一律把重量看成是力。
重力質量是古典物理學的說法了,和重量概念一樣,只是它的對象不再局限於地球附近的物體。只要是某個天體引力力程內的物體,都適用重力質量的說法。
綜上,重量和重力質量在地球可以看成一回事。
那麼慣性質量稍微複雜一些,它表示物體所含物質的量,可以看作物體的屬性,換個說法就是,只要這個物體不與外界發生物質交流,那麼這個物體的慣性質量就不變。它的單位是千克(kg)。
比較常見的公式:G=mg F=ma F=m1m2G/r^2
那麼,應該可以看出,重量和重力質量不僅取決於物體自身所含物質的量,還取決於物體所處的位置,同一物體在地球和在木星上,所受重力並不相等。但是慣性質量只取決於物體自身含物質的量,無論它在哪,慣性質量都不變的。
而在太空中,距離各個天體都很遠,因此你要推動物體的力,取決於物體慣性大小,即慣性質量的大小。至於為什麼,你可以把慣性理解為物體維持自身運動狀態的特性。
到這裡,問題的答案顯而易見了,兩個物體分別重20kg和200kg,在太空中要推動它們,你說推哪個要用力一點?(′▽`)

以上大概勾勒出一個輪廓。如果要嚴謹一點的推導,可以往下看。
如果要細究,問題的答案還真不唯一,這得看你如何定義「舉起來」和「扔出去」。
我們在地球的思維放到太空未必行得通。首先明確一點,即牛頓第一定律:任何物體都要保持勻速直線運動或靜止狀態,直到外力迫使它改變運動狀態為止。
這就說明,在太空中舉起來一個物體不像在地球上:你只需舉起來即可,地球的引力會幫你分擔一部分物體向上的慣性力,加上你對它的支持力,物體可以保持靜止;但在太空不一樣,你如果不拉住舉起來的東西,它很有可能帶著你跑。如果你定義「舉起來」和「扔出去」表示物體只需相對你有一定的位移即可,那麼答案就是你怎麼用力都可以,你可以用不同的力也可以用一樣的力。再小的力都足以讓物體運動。
如果定義是需要在相同時間內讓初速相同兩個物體在同一方向運動相同距離,這裡又可以分開兩點說。如果你的手不必全程對物體施力,那麼答案還是你怎麼用力都可以,但必須使F1,F2滿足v01t+1/2(F1/m1)ti1^2=v02t+1/2(F2/m2)ti2^2且ti1,ti2&<=t。意思是說,你可以用巨大的力在短時間內作用給物體A,然後讓它勻速前進到終點;也可以細水長流,選擇用小一點的力,但是讓物體B始終保持加速直到終點。
如果你的手必須全程對物體施力,那麼答案就是兩個力不一樣,而且差10倍。具體的樓上各位說得很詳細了。可參考@靈夢的答案,ta從能量學的角度入手,挺到位的。


補充:1.太空里不分上下左右前後,所以任一個方向都可以算「舉起來」和「扔出去」。
2.引力的力程理論上可以無限大,但是可以忽略不計了,沒必要鑽牛角尖。不過,失重環境說成微重力環境可能更貼切。
3.其實還有更多不同的情況,比如對物體多次用力甚至用不同大小的力,但考慮到這種情況太偏離題主的意思,就不討論了。
4.回答假設施力者被固定住。
5.我覺得吧,題主的問題雖然在各位看來很小兒科,可我覺得這樣嘲笑一個真心學習的人實在不應該。答主只是初中生,也經歷過無知被人嘲弄的事……總之見解很淺薄,知識尚待擴充,歡迎指出我的問題。


當然不一樣,不然天宮號上點一個竄天猴兒就能登陸火星了


這個問題的問題在於,你沒有告訴我們,你所謂的用多少力氣,指的是功率還是總功。
在現實生活中費力這個概念是很模糊的。
(這個問題下面很多嘲笑的答主,簡直暴露了自己的智商)


如果這樣,給我一隻手,我能推動整個地球。


照你的理論,我可以去太空直播單手玩隕石一腳踹飛小行星雙擊老鐵666了。

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目測樓主小學生,等你初中就懂啦


唉,看到這個問題我好傷心。


牛頓:老子的定律讓你吃了


你得控制變數 不然變數太多 任何結果都可以得出來 對吧 你得定義怎麼施加作用力以及作用力的效果
我在周圍無引力的太空 徒手扔一個2kg的 和20000kg的物體 用的力氣不一定哪個大哪個哪個小
但是你可以規定我均勻施力 然後把2kg的物體以一個恆定參考系 (不是我自己)用2秒加到2m/s扔出去 然後再把20000kg的物體以另一個恆定作用力 也是相對於剛剛的那個參考系用2秒加到2m/s扔出去 那麼根據衝量定理
F1*2s=2*2 F1=2N 同理可知F2=20000N 顯然不一樣
但是我這裡只是給出你一組特解 你規定不同的條件還會有別的解 以及別的大小關係。


@凡偉


你推一下地球試試


題主,怕是你物理你沒及過格哦


你先把重量和質量分清楚再來思考這個問題


看了一圈答案,看到動量定理的,其實還不夠淺顯。這特么多簡單的題目,求不要用機械能守恆搞得更複雜了,某個高贊看得我眼都要花。
這多簡單啊,動量=衝量:
mv=Ft,
如果你作用在物體上相同的力與時間,那麼不同質量的物體產生的速度肯定不同。

高中物理,經常用到的就是絕對光滑的平面,這個時候不考慮重力帶來的摩擦力,那和在太空中推就沒什麼區別。質量是外力改變物體運動狀態的量度,相同環境下,質量越大肯定越難改變。
高中物理說得很清楚了,有些人不要說高中物理不適用。這根本就是對物理學習深度不夠,理解不到位的問題。

再解釋清楚一點,根據上面的公式,在接觸時間t相同的情況下,要達到相同的初速度v,200kg質量所要給出的推力F必然是20kg質量的10倍。所以題主後面說的什麼多少噸的假設也不存在。

完畢。


想想各大星球也處於真空環境,你在地球上蹬一腳,地球有沒有飛出去直接砸到別的星球就知道了


知乎低齡化嚴重…


物體速度從v1變化到v2,是因為有該物體的合外力F對其產生了長達t時間的影響

動量定理描述了這一過程:Ft = mΔv = m(v2-v1).

按照題主描述的,Δv相同,假設作用的時間t也相同,在不考慮推理以外的力的作用的情況下,F和m之間是正比的關係,質量越大,需要是施加的力越大。


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