合力相等时不同物体的运动状态到底如何?
寒门鼓噪一年多了,从否认“惯性有大小”起,到否认“力一定时,加速度与质量成反比”,至今仍然不死心,试图找到一个突破口,来证明自己的观点是正确的。在与诸多高手请教、交流、争论后(当然少不了讽刺与挖苦),寒门真的是走火入魔死不悔改了。世上就是有一条道走到黑、八头牛拉不回来的犟汉子,寒门就是其中之一!可以少吃饭、不睡觉,但是不可以有话不说。
寒门以为,宏观世界里的物体运动,从力的来源分,可以分为两类:自由落体运动和非自由落体运动。
自由落体运动,施力物体虽然是地球(含其他星球),但是,重力的大小却是由物体本身的质量决定的,没有物体无从谈重力。一碗黄豆比一颗黄豆的重力大,同时,一碗比一颗的个数也多得多,这种一一对应关系和阻力为0只受一个重力的作用是自由落体运动的特点,寒门形象地称之为并连式运动。除此以外,所有的运动形态都是至少受到两个力的作用,在某一直线方向上,合力大小(不承认质量直接干预)决定着物体运动状态的改变情况,统称为非自由落体运动,寒门称之为串连式运动。自由落体运动是主动受力,非自由落体运动是被动受力。
自由落体运动的一切理论寒门认可其无比正确,非自由落体运动呢,“质量一定时,加速度跟作用在物体上的力成正比”也十分正确,唯“力一定时,加速度跟物体的质量成反比”,寒门不认可。
宏观世界不存在阻力绝对等于0的情况,搞研究时随便“忽略”了某个实际的“存在”,有可能在此方面要误入歧途付出代价,这是研究科学的大敌,说起来人人知道,但做起来就有人迷糊。像风的阻力等的阻力可以在研究时把情景设置为理想状态,但摩擦力是物体运动的最大障碍,所以,在谈正题前,先谈谈静止平面上物体摩擦力的方向和产生问题。“滑动(静)摩擦力的方向总跟接触面相切,并且跟物体的相对运动(趋势)的方向相反”(引自学说,不是寒门创),这句话包含着两层意思:一个是方向——总相反 ,二是物体只有在受力有了相对运动趋势或相对运动后才产生摩擦力,换句话说,就是摩擦力总是时刻伴随着运动过程的始终(方向性、同时性)。
再谈谈“分析物体的物理情景非常重要”的问题。比如“作用力等于反作用力”,如果单凭这句话,就可以理解为“你打我等于我打你”,但是,我打你你疼,你打我我疼,根本是两码事,这就是要分析“物理情景”——方向和施力、受力物体问题,大家都知道。但是,寒门不是在说废话,下边还要用着。
好了,开始步入正题——谈加速度、合力与质量之间的关系(为了便于比较,请允许寒门用特例法)。
1、 有3辆完全相同的汽车,后车顶着前车的车厢呈一字型排列,如图
。假设它们的牵引力都是2F,综合阻力都是1F,那么,根据“质量一定,加速度与力成正比”,它们一定作等加速运动,这一点没有人反对吧?但是,它们有没有合力呢?若有,合力是多少呢?寒门以为,它们没有合力,各自的合力是1F。在作等加速时,它们既不相互前顶又不互相后撞,彼此相安无事,一起前进。这种运动是各自为战,只是首尾相顶,没有连接的“纽带”,不属于串连式运动,因此无从谈合力问题。
2、 水平面上有两组串连的物体,它们的每个都是完全一样的。
甲组由3个个体串连,水平方向受到的拉力是6F,受到的综合阻力是3F;乙组由5个个体串连,水平方向受到的拉力是8F,受到的综合阻力是5F。
从已知条件可以看出:两组物体受到的拉力不同但合力相同,都是3F;单个物体的个数与向后的阻力呈对应关系,说明它们所处环境条件即综合摩擦因数相同。很显然,第一组的摩擦力小于第二组的摩擦力,第一组的加速度大于第二组的加速度。在合力相同的前提下,摩擦力与加速度之间存在怎样的必然联系呢?有两点是很清楚的,一是参加运动的是全部的质量,而阻碍运动的是摩擦力;二是摩擦力小的加速度大,摩擦力大的加速度小,这与牛二的“力一定时,加速度与质量成反比”不矛盾!
上边是拉力不同合力相同的情况,合力相同还有一种存在的实际:拉力相同合力也相同。
拉力相同合力也相同的情况有两种: 一是质量相同摩擦因数相同,二是质量不同摩擦因数也不相同,如图。后种情况要出现,必然是质量的比与摩擦因数的比成倒数关系m1/m2=μ2/μ1,也就是各自质量与摩擦因数的乘积相等μ1m1=μ2m2,除此以外没有第二种可能。按照前一种“拉力不同合力相等的结论,摩擦力小的加速度大,摩擦力大的加速度小”,是否存在第三种情况:摩擦力相等加速度就相等呢?按照牛二公式计算,质量小的加速度大反之则小啊,这一点与牛二定律相矛盾!
先把这个“矛盾”放一放吧,前一种情况下还有一个因素——阻碍运动的是摩擦力!我们可以这样推论:在竖直向上拉物体加速运动的时候,质量全部参加运动又全部阻碍运动,那么,在水平方向上运动的物体,质量全部参加运动但只有摩擦力阻碍运动。本文上边的两种情况的焦点都集中在了摩擦力上,那,摩擦力就是一个不可忽视更不能“忽略”的因素了!假设我们把换算摩擦力的质量看成是阻碍运动的质量,那么,这两种合力相等时加速度发生怎样变化的问题都迎刃而解了。寒门把这个关系式暂定为:F-μmg= μma, 等号右边的μm就是个关键因素,寒门以后会再找合理的方法进行推导的。
几点说明:1、关于“付出代价”,举个例子说,甲物体的综合阻力是3000F,那么,要想使其改变运动状态,首先得付出3000F的力去“抵消或说平衡掉”;乙物体的综合阻力是500000F,也得先付出500000F的力去“抵消或说平衡掉”。剩余的力也就是合力作用在该物体上,应该产生多大的加速度就产生多大的加速度,它们之间是对等关系。
3、 寒门以前以为,施加的力的部分抵消了阻力后,物体的“阻力”就变成了0 ,这个观点十分的错误,抵消了不是没有了,阻力是伴随运动过程始终的,当施加的力小于阻力时,它便马上显现出“能力”来。牛二实验把摩擦力看作了0,这个“忽略”犯了一个致命的错误,当物体不受力或合力为0时,就进入了“牛一定律”状态,按照“力是改变物体运动状态的原因”理论,在某一直线方向上阻力为0时,任何一点小小的力都可改变物体的运动状态,也可以说,任何一点小小的力都可以改变质量无限大的物体的运动状态,这研究“力一定时,加速度与质量是什么关系”还有什么意义呢?!
4、 有人质问寒门:为什么同样速度的摩托车撞不过汽车呢?寒门想:为什么烧开一锅炉水比烧开一碗水烧煤多呢?回答了寒门的这个问题,或许这必然的联系就解开了。寒门会再专门谈的。
5、据寒门所知:发射卫星的火箭,点火后的动力只要大于重力一点就可以发射升空;近地卫星绕地球转动是由于获得第一宇宙速度后某某力与某某力平衡而做匀速圆周的惯性运动,只要稍加一点向前的动力就作加速运动。这火箭与卫星的发射属于高科技,寒门没有理由去深究,但是,生活中的一些现象寒门也不理解呀!比如:把公路铺平、山地打隧道,为什么?磁悬浮列车减小摩擦力,为什么?所有的机动车、人力工具等等都要定时上润滑油,为什么?好多好多,它们都仅仅是为了提速吗?如果平均速度不变(加速度不变),机动车性能(牵引力)不变,摩擦系数变小而摩擦力不变,质量能不能增加呢?回答是肯定的,但是,用牛二定律解呢?不能!用个具体数据来看一目了然:牵引力是5000F,原来的摩擦力是2000F,质量是m,那么,加速度是a1=(5000F-2000F)/m=3000F/m;现在保持牵引力不变,摩擦因数降低为原来的一半,摩擦力仍是2000F,那么,质量就应该是2m了,这时的加速度变成了a2=(5000F-2000F)/2m=1500F/m了,足足慢了一半,岂不是咄咄怪事?若按寒门的F-μmg= μma计算,人类改造自然改进技术的目的——在平面上牵引力不变而综合摩擦因数降低的时候,是完全可以实现“既不少拉又不慢跑”的理想的!或许早就已经应用但在理论上没有人去思考其原理吧?不得而知。