力學與固定關系的研究

力學與固定關系的研究

力的存在，影響著我們的生活，我們的生活離不開力。力是我們物理學學科中,一個舉足輕重的研究性課題。力是這個世界的基礎。今天我就帶大家走進力的世界，用生活去揭開力學的神秘面紗。
         我們可以想象出一個沒有任何力存在的世界。如果沒有了重力，蘋果還會落地嗎？如果沒有了摩擦力，汽車還會停止嗎？如果沒有了力的相互作用，地噴式火箭還會升空嗎？沒有力的世界，我們可想而知。讓我們本著一顆執著熱愛科學的心，一雙善于發現的眼睛，攜手探索力學與固定的關系。
          [摘 要]力的條件與固定的關系；力的大小與固定的關系；力的存在與固定的關系；拉力對固定的影響。
          [正文]在一個非常偶然的機會里，我發現了一個現象：一個竹竿在四個放向都受到力的作用下，竟能保持固定狀態。于是，我對此產生了一系列的思考，“為什么那個竹竿不會傾倒呢？”“究竟是什么保持了竹竿的固定狀態呢？”“如果只有三個方向受到了力的作用，竹竿還能保持固定狀態嗎？”
          對于這些問題，我們可以這樣去理解：一步一步去分析竹竿各部分所受到的幾個重要的力，然后去各個擊破。（1）竹竿的底部受到的哪個比較重要的力的作用？在這個現象中，研究的是力和固定的關系，所以，我們應該排除竹竿嵌在土壤中的這種可能性（在實際現象中也沒有）。如果說有這種可能性，那么我們的探索思路就可以到此結束了。但是我們今天的“四方受力與固定的關系”可沒有那么簡單。排除以上“竹竿嵌于土”這種可能性后，我們可以對竹竿的末端進行力學受力分析。我們可以從受力分析中得出一個重要的力———摩擦力。我們可以想象一下，如果人的腳底和地面之間缺少一個阻礙相對運動的力，那么就會產生一個怎么樣的后果呢？是不是我們連走路也走不好啊？一旦走起路來，就會因為沒有摩擦力而滑倒。那么這樣一來，一樣的道理，如果竹竿末端缺少了這個摩擦力，那么竹竿的底部就會滑倒，那么這樣一來，竹竿的底部就無法固定了。由此可得，摩擦力的產生有助于與另一個物體接觸發生摩擦那個面的那端的固定。（2）在該現象中，竹竿會間接地受到來自四個不同方向的拉力，這四個方向的拉力并不是直接作用在竹竿上的。而是通過四方固定點將拉力作用在四條繩子上。然后，再通過這四條繩子將拉力作用在竹竿的同一個固定點上。那么為什么要作用在同一個固定點上呢？那就讓我來向大家解釋一下這樣做的原因：假設有兩根繩子和一個樣，受力情況與上述基本相同，除了那個固定點，分別為首端和末端的兩個固定點，兩繩分別拴在這兩個固定點上，力的來源方向相反，所以竹竿固定點上的受力方向也是相反的。在這種情況下，在力源的固定點上施加拉力。由于力源的方向是相反的，當施加拉力時，兩端固定點受到來自不同方向的力的作用，就會產生與力相對應的運動,竹竿就會發生偏轉并且傾斜，最終竹竿與繩子成一條直線。因為將四個不同方向的繩子栓在同一個固定點上，也是至關重要的。在一定限度內，在四個方向的力源上施加拉力，使拉力最終作用在這個固定點上。由于對固定的來自力源的間接拉力是固定在某個位置上的，所以她不會受到力的大小等力的內部因素的制約。所以說來自各個方向的拉力的大小是相等的，當然也排除風種外界的因素的影響。那么假設，東邊力源的間接拉力作用在固定點上，且西邊沒有力的作用，竹竿就會向東面偏轉，傾斜，由于南北兩面也受到了來自方向力源的間接拉力，所以他的傾斜的角度就要小一點，如果只有受到了一根繩子的拉力，那么竹竿就會直接倒下地去。然而西面也有一個間接拉力作用在那個固定點上，而且它們的力的大小是相等的，那么在東西方向，來自兩個方向的力相互抵消，會使竹竿處在東西方向的靜止狀態。東面和西面，南面和北面，方向對應的間接拉力相互抵消，則使這根竹竿處于靜止的固定狀態。由此分析，我們可以得到這樣一個推斷：在沒有任何外界阻礙因素影響下，物體是否處于靜止和固定狀態，有兩個重要的因素在影響，（1）其底部（末端）所受到的摩擦力。（2）其頂部（首端）受到來自四個方向不同，但是又兩兩對應的方向所作用的間接拉力。所以說拉力對固定的影響是很大的，但是這必須是建立在拉力兩兩對應的基礎上的。同時上述推理也表明了不同方向的拉力對物體固定的影響，如果力作用在同一個方向，就不能實現物體在力的作用狀態下保持固定。

     根據以上的推理，我們可以得出結論，我們已經對這個結果做出了最初步的肯定。接下來我們就要進行下一項，更為深入的研究。根據以上結論可知：兩個來自對應方向（東西，南北）的力，在二力平衡的條件下，兩向平衡，就能使物體固定下來。接下來我們就來做一個反例推理，來驗證這個結論。最終的目的就是為了研究力的大小對固定狀態的影響。如果依照我們生活經驗來看，受到力的大小不相等的時候，怎么還可能保持固定狀態呢？這的確是真的。但是你又是怎么知道的呢？那你有什么證據嗎？所以我們每下一個結論，都先要想想，是不是建立在事實的基礎上。我們必須一步步去假設和推理，再需事實的支持。我們在而力平衡的基礎上，做出更深入的判斷。不在使力與固定的關系的推理論證變得單一。假設在而力平衡的狀態下，力源作用在固定點上的間接拉力，當然四個方向的拉力的大小是相等的，如果說，這間接拉力為200牛，當他們都是200牛的時候，物體（竹竿）保持了固定狀態。那么我們去改變其中一個力的大小，那么竹竿將怎么變化呢？假設，西面的那個力源的方向固定點變化，用人力去拉，剛好人對繩子施加的拉力是10牛。那么我們就可以做出一定的判斷了，10牛小于200牛，這就說明西面作用的間接拉力仍然保持在200牛，我們先試著改變一個量。這樣一來，同樣在沒有任何外力的影響下進行，那么物體（竹竿）就會向東面傾倒。如果說，按照上一項推理，依據平衡原理，二力抵消的話，那就相當于，西面的拉力為0牛，東面的拉力經過抵消之后就變成了（200牛-10牛=190牛）了，然而兩邊還有200牛的拉力的支撐，所以竹竿不會完全倒在水平面上。一般人可能認為，東西兩面的間接拉力抵消之后，就變成了190牛的間接拉力，但是他們沒有意識到，抵消之后，西面還有一個0牛的無作用的間接拉力，然后，他們就會錯誤地認為，南北兩邊各有一個200牛的間接拉力，東西面加在一起有190牛的拉力，抵消之后的間接拉力就為（200-190=10牛），他們之間不過相差只有10牛罷了，于是就做出了錯誤的判斷，認為這也將保持固定狀態。其實他們漏想了一步，200牛的間接拉力是南北兩面各自的間接拉力。但是190牛，單單只是東西兩面抵消后東面的間接拉力，而西面的間接拉力已經抵消成0牛了，所以說，無論如何東西兩面都不能保持物體的固定狀態。如果說，要用抵消間接拉力的方式來保持物體的固定狀態，那么那個對應方向的間接拉力就必須相等，或者說非常地接近。就拿那個200牛的對應力來說吧，兩個對應方向的間接拉力皆為200牛，抵消之后，間接力就變成了0牛，就好象在固定狀態下，已經沒有了力作用在竹竿上了。反正一點，抵消之后，兩值差越近，他的傾斜角度就會越小。從以上關于力的大小與固定關系的推理中，我們得出新目標結論：兩對應方向，間接拉力值抵消，值差越小，越能保持固定狀態。
      杠桿輕撬，一個世界從此轉動；王冠潛底，一條定理浮出水面。蘋果落地，人類飛向太空；蝴蝶振羽，風云為之色變。三棱鏡中折射出七色彩虹；大荒原上升騰起蘑菇煙塵。
      [后記]我們應該行動起來，把握住這個契機，揮舞“世界物理年”這面旗幟，肩負起光大物理學的歷史重任，燃燒當代大學生火熱的青春激情，積極地開展形式多樣的宣傳活動，增進公眾對物理學的理解，向公眾展示一個真實、嚴謹而不失美麗的物理世界!堅定對物理學的信念，追尋愛因斯坦的足跡，學習前輩物理學家不畏權威、堅持真理的科學精神，共同創造物理學光輝的未來!讓我們用青春的激情書寫歷史的奇跡、點燃未來的希望，共同創造物理學的下一個輝煌!
    讓我們共同熱愛的物理照耀宇宙!

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