科学趣话:一个人可以成功荡秋千吗?

从理论上来说 , 如果没有外力作用 , 一个人是不可能荡起秋千的 。 这不用复杂的证明 , 宇航员太空出舱就是例子:一根绳子拉着 , 如果没有其他力作用在他身上 , 他只能保持原来的状态 , 任何改变物体运动状态的都是力的作用 。科学趣话:一个人可以成功荡秋千吗?
没有着力点 , 宇航员会荡秋千吗?牛顿第一运动定律讲的很明白:任何物体都会保持匀速直线运动或静止状态 , 直到外力迫使它改变运动状态为止 。科学趣话:一个人可以成功荡秋千吗?
任何运动状态的改变都是力的作用所以 , 从理论上说 , 一个人不借助任何外力 , 是不可能在秋千上改变静止状态为振荡状态 。然而这却与常识不符:我们经常看见有人一个人荡秋千 , 而且可以越荡越高 , 这是为什么呢?科学趣话:一个人可以成功荡秋千吗?
一个人荡秋千的原因其中的诀窍其实有科学道理在内面:一个是初始扰动 , 一个是内能转换 , 一个是振荡正反馈 。首先 , 在人坐上秋千的一瞬间 , 会由于登脚离开地面上秋千 , 即使小心翼翼 , 也会造成秋千的微弱扰动 , 这个扰动是秋千能开始振荡的初始条件 。其次 , 人不是一个质点 , 有大小形状体重 , 他可以在秋千上前后晃动 , 以自己的体能作为能量输入 , 借助秋千挂绳与挂钩的摩擦力 , 达到逐步改变运动状态的目的 。再次 , 正反馈施力会使振荡幅度越来越大 , 反之负反馈会消弱运动幅度 。 所谓正反馈 , 就是跟着秋千的振荡节奏 , 秋千往前 , 就往前使劲 。 秋千荡后 , 就往后使劲 。 而负反馈刚好相反 , 秋千向前 , 他反向使劲 , 破坏了原有振荡频率 。 这需要细心体会感觉 , 巧妙的发力 , 就能轻松慢慢荡起来 。 不掌握节奏使蛮力 , 可能只会原地打转 , 所以也需要一定的技巧的 。科学趣话:一个人可以成功荡秋千吗?
科学趣话:一个人可以成功荡秋千吗?
振荡器波形示意图在电路设计方面 , 振荡器的设计也是如此 , 同样需要初始扰动 , 能量转换及正反馈 , 这里就不展开论述了 。 科学无处不在 。 (大象讲堂29)


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