桌面對物體的支持力是什麼?
記得高一的時候剛畢業的美女物理老師告訴我們,一個平面(例如桌面)對物體的支持力來源於平面的形變。那麼我就假設這個平面和這個物體足夠堅硬,不會發生形變(理想狀態),那麼支持力來源於哪裡?
我應該沒有記錯,當時跟小夥伴討論了很久,後來因為考試也沒深究……現在想起來,真的困擾我很久了。
都閃開吧讓我來,知乎一大特點就是人家就問下什麼豬肉好吃你非要跟人家從養豬開始講起。
作為高中生題主其實只是對剛體的定義產生了疑惑,講基本作用力的意義何在,來秀自己多讀了幾年書么……
題主問出了一個高中生很喜歡的問題之一,很多學生都問過我這個問題。高中版本解釋如下:假設這個平面和這個物體足夠堅硬,不會發生形變(理想狀態),
其實你講的這個假設就是剛體的定義。只不過有一點點出入,並不是不會發生形變,而是形變無窮小。而剛體的另一個特點是:楊氏模量無窮大,也就是所謂的彈性係數無窮大。
無窮小的形變乘以無窮大的彈性係數,這樣的一個設定,剛好使得「剛體」這樣的模型可以適用於你的彈力的模型的簡化。這也就是「剛體」這個簡化的美妙所在。另:題主有個思維上的小小的問題我提醒一下哈:任何一個簡化的物理模型,首先要符合現有的事實結果,如果不符,一種可能是你真的推翻了某些東西,事實並不是我們預想的那樣(就像當年相對論時愛因斯坦說:「我不可能錯,一定你你們觀測錯了」),另一種可能,就是你的模型建立的不符合事實,所以你需要修改你的模型以使之符合事實,就像樓主問「那麼我就假設這個平面和這個物體足夠堅硬,不會發生形變(理想狀態),那麼支持力來源於哪裡?」如果你無法解釋力來自哪裡,那你就應當反思你假設的缺陷,比如這裡就是:不能假設不形變,只能假設無窮小。這種辯證的思維觀會對理解物理很有幫助。
再另:雖然我之前吐槽他們扯養豬扯電磁力,不過,大家說的都是對的,有興趣可以去深究一下,畢竟那才是相對最客觀的物理。
可能表述的不是很清楚,希望對題主有幫助。假設物體不發生形變只是一種簡化模型,研究重點不在變形。所以題主說假設物體不發生形變,而又要探究形變引起的力(前提是力是由物體的形變而產生),不符合正常的思維,也永遠得不到答案。就像一個勻速的物體,假設物體靜止,又去求物體的速度。
更新…實在看不下去了…算你們知道一個彈力屬於電磁力么…就在這瞎回答問題
沒錯,彈力和摩擦力都屬於電磁力,電磁力可是四大力之一,不屬於他難道屬於萬有引力啊…以下是高中物理科普時間:彈力的本質是分子之間電磁相互作用,組成的物質內部分子之間是有引力和斥力的,物體沒有形變時,引力和斥力是相等的,分子在各個方向上受力平衡。但如果發生了形變,注意是在彈性形變之內,分子之間就會發生相對位移,引力就和斥力不同了,平衡被打破,引力和斥力就會相互作用,從而抗拒彈性形變,直到引力或斥力不斷增大,和外力情感,物體不再發生形變(拉伸或壓縮)。撤去外力後,也正是這些力使得物體恢復原狀。
手機碼的,累覺不愛了…
-----------------------------------=。=你都這樣假設了...那我只能告訴你物體得飛起來了~你所說的支持力屬於彈力的一種,而彈力產生有三個前提條件:1.兩物體互相接觸
2.物體發生彈性形變(包括人眼不能觀察到的微小形變) 需要注意的是:任何物體只要發生了彈性形變,就一定會對與它接觸的物體產生彈力。一旦超出彈性形變範圍,就會徹底失去彈力。(即是超過了彈性限度,塑性物體除外)
既然這樣...都不發生彈性形變了,那就沒有彈力了....
小妹妹腦洞不要太開~桌子會飛起來的....你只需要知道,這種情景下,理想狀態的意義是
形變係數為無窮大。
所以有限質量的物體呢,對其產生的形變數是無窮小的。因此可以認為沒有形變。
這樣想整個體系就沒有悖論了。如果是這種桌子
當然上面的理論也可以解釋,理想下,桌面形變係數為無窮大。
有限質量的物體,對其產生的形變數同樣是無窮小。因此可以認為沒有形變。
依舊沒有悖論了。理論沒有錯,關鍵是理解。是抵抗物體對桌面產生形變的力。
1.理想狀態物體在地球受到重力,如果放在桌面上,桌面會給物體支持力,支持力的大小等於重力大小,材料夠堅硬,剛度大,所以物體處於平衡狀態。重力(w)=支持力(N)2.實際狀態
情況1
物體在地球受到重力,如果放在桌面上,桌面會受到物體所受重力而產生形變,如果物體是以面的方式作用在桌面,桌面就受到物體重力的應力(W重力/A面積),桌面在應力作用下發生形變,我們叫應變,此時支持力完全取決於桌面的材料是什麼,而材料發生形變,自身強度會降低,在形變過程中也會吸收能量,但只要在材料沒被破壞之前支持力還是等於重力。如果桌面材料是薄紙,物體一作用到桌面,桌面就破壞了,那麼W重力就大於薄紙桌面能提供的支持力,而此時支持力的大小就取決於薄紙桌面的抗拉或抗壓強度。情況2
物體受重力作用在桌面上,桌面發生形變但沒有破壞(破壞意思就是斷裂,摧毀),此時W重力等於支持力,那麼在情況1的條件下,給物體施加一個向下的作用力P,此時在桌面材料沒破壞之前,支持力的大小等於重力大小加上作用力大小(N=W+P),無所謂P增大還是減小,只要桌面材料沒有破壞,支持力也相應增大或減小,直到材料破壞,那麼在材料破壞之前一瞬間的力就是桌面材料所能提供的最大支持力。所以此情況支持力的極限大小取決於材料本身性質。當然真實形變會發生在各個方向,材料受力後的行為也會各不相同,我只是粗略的描述下大概的原理,希望對題主有幫助!「剛體」這種理想模型的本質,不是「因為不形變所以不產生支持力」,而是「不管受到多大的壓力(併產生相應大小的支持力)都不會發生形變」。用術語說,這叫「彈性模量無窮大」。
微觀上是電磁相互作用,比如你把一塊磚頭放到桌子上,磚頭不能穿過桌子,因為兩者界面有庫倫斥力(磚頭和桌子裡面有帶正電的原子核),這和桌面是否變形無關。我們直接說支持力由彈性形變引起的也可以,這是從表觀上說。
形象點說就是你坐在沙發上,有的軟沙發要陷下去一大截才能把你支撐起來,而對於比較硬的沙發,你看不出它有凹陷,但它同樣能支撐你的體重。
電磁相互作用
如果單純考慮剛體模型的話,沒有形變自然沒有彈力了,並且,此時,桌子擺在地面上也並非穩定的狀態:如果給它與地面平行的速度,它會一直往那個方向移動,因為此時也沒有摩擦力;如果給它一個與地面垂直的速度,它會跳起來一點,然後落下,彈彈彈,就像小球互相碰撞一樣。然而,改變物體豎直方向速度的力從哪兒來呢?-_-||自然是沒有嘍。此時只能用動量守恆來做,並且接觸時間為零。
這自然不是對現實世界的很好擬合,所以我們需要修改模型,也就是,給地面以及桌子加上形變,並且考慮到碰撞時間。沒有形變→沒有彈力(支持力)→物體在重力作用下下落→和桌面相互作用產生形變→支持力來了。。。假設好像沒什麼意義呀←_←
我覺得是質子與質子同極相斥的斥力
事實上因為形變產生了彈力,這種說法不能說錯,但不是本質。為什麼形變了就要有彈力?進一步追問的話,答案就要指向電磁力了。
支持力來源於桌面的形變。不管你怎麼假設它有多硬,它還是存在形變的。只不過在肉眼上觀察不到。如果沒有發生形變,又怎會有支持力呢!?
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