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主题:一个小学竞赛题 -- 默不作声

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家园 一个小学竞赛题

同事上小学的女儿参加竞赛,回来问了一道题。她参加的是英语竞赛,不过这道题我怎么都觉得是物理题。

搞笑的是,同事们(都是正经本科及以上)对这道题吵嚷半天,都没有能够达成一致。孩子母亲是大学老师(理工类的),拿到教研室去问,结果也是不能统一。当我们知道时,简直笑翻了。当然大家都不是物理专业的。

所以想请教一下方家,答案到底如何。^_^

题目如下:

一个滑轮上一根绳子的两端,两端分别是一只猴子和一个铁块。这个铁块的质量和猴子相等。现在猴子开始向上爬,那么猴子和铁块哪个先到滑轮?

A) 猴子先到 B)铁块先到 C)同时到

考虑到是小学英语竞赛题目,那就假定题目中的滑轮是理想的,绳子重量忽略不计。在这个前提下,应该选哪个答案?或者,还需要什么条件才能得出结论?

我选的答案是A)。我是觉得没有外力无法打破平衡,因此滑轮两边是不会有变化的。因此绳子是静止的。不知道对不对?

有个同事给出的答案是铁块先到,理由是“这很简单,只要把铁块想像的稍微轻一点就可以了”。我.^$@%*_

家园 铁块先到

猴子这边的绳子是增加的。

家园 同时到

从力学的角度看 两边的受力情况完全相同,获得的速度 加速度 相对于地面来说也一样,所以同时到。

如果考虑动量守恒就更简单了 初始总动量为0,最后总动量也是为0,由于绳子改边了速度方向,所以最后是对称的。也是同时到。

家园 猴子先到,算力矩

力矩= 力×半径

滑轮两边的质量相等,半径一样,所以滑轮正反转动的力矩是相等的。所以滑轮不会转动。也就是说铁块是不会升高的。

家园 哈哈,三个答案全了

沙发那个,显然没看到“绳子重量忽略不计”

地板这个,太理想了,如果这么考虑猴子根本也不可能上去

我支持板凳

家园 滑轮不转,绳子不动?

我觉得"猴子向上爬"暗含了"猴子向绳子施加了向下的力"的条件,因此猴子这边的力矩变大了——就算滑轮不动,绳子也会因为猴子拉绳而像猴子的下方移动。考虑到绳子的延展性有限,在猴子拉绳的同时,铁块会被绳子牵引上升,其上升速度与猴子拉绳速度相同。由于铁块一侧的绳索长度减短,猴子一侧的绳索加长,等于说等速运动的双方一个路程和原来相比不变,另外一个(猴)路程不断增加

我猜最后是铁块先到滑轮,同时猴子没有任何相对于滑轮的位移

瞎说瞎说哈

家园 问题:猴子拉绳子的力不算“外力”?

虽然这个力来自系统内部,但由于铁块一侧似乎没有平衡它的力,所以依然可以打破系统平衡

家园 这样分析

猴子向上爬的时候:猴子爪(前爪)和绳子接触的地方是施力受力点。

猴子挂在绳子上的时候,猴子爪和绳子接触的地方是受力点。

如果猴子是匀速上爬,那么绳子受力是没有变化的,所以绳子不会动。

如果猴子是加速上爬,也就是说猴子对绳子施力,反作用力使得猴子身体获得向上的加速度,那么这个力就是超过了猴子自己的重力的,那么这个时候绳子就会动,铁块就会上升。但是猴子也是加速上升,那这就没法算了,两边都在往上跑,因为缺乏条件(猴子的加速度),就没法量化的算了。

家园 老兄的分析竟然精细到猴子用那只爪爬了!!

题目是玩笑

猴子在爬绳过程中的运动状态确实是缺失了;但需要注意的一点是猴子和铁块都相对于绳子有一个向滑轮的等大小的速度,但由于绳子总长不变,铁块一侧绳子长度不变(至于为什么我也不知道,大约是常识如此),所以猴子爬到滑轮所需经过的路程是不断增加的

所以猴子需要更长的时间来完成这不断增加的路程

家园 高中物理哦

1 力的左右是相互的,绳子是传力的,所以两边力矩是一样的。

2 不管是猴子先到 还是铁块先到 必然导出 两者速率不一样,从而导致动量不守恒。显然是错的。

只能是一起到

家园 所谓理想状态

是指 绳子质量不计;滑轮无摩擦,质量不计。不管滑轮动不动 是不影响总动量的。

这个题目用动量守恒做最快

家园 有啊

匀速上升的话直接平衡,加速上升的 铁块获得同样的加速度,或者说惯性力。

家园 同时到

我是高中物理教师,这部分内容在高中也已经不学了.

在题目中我们要搞清楚猴子拉绳子的力和绳子拉猴子的力是相互作用,大小总是相等.

滑轮是改变了拉力的方向.所以猴子和重物受到的总是一样的力,两者有具有相同的初速度,

运动情况完全一样,大家就一起到了

用动量更快

家园 同时到。这题以前高中做过。老美够狠,弄成小学竞赛题了
家园 角动量守恒:V1=V2同时到

点看全图

外链图片需谨慎,可能会被源头改

Rm1V1-Rm2V2=0

m1=m2

so: V1=V2

同时到

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