一架质量为M的电动直升飞机悬停在100米的空中,无风。假设电动机消耗的功率为P,请问,单位时间t内,电动机所消耗的电能P*t,转化为何种能量? 现微调电压,使电动机的功率下降为0.99P0,假设直升飞机以每秒0.1米的速度缓缓下降,再请问:下降过程中,电动机消耗的电能转化为何种能量? 直升飞机的重力势能Mgh又转化为何种能量?(h为下降高度差)
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一架质量为M的电动直升飞机悬停在100米的空中,无风。假设电动机消耗的功率为P,请问,单位时间t内,电动机所消耗的电能P*t,转化为何种能量? 现微调电压,使电动机的功率下降为0.99P0,假设直升飞机以每秒0.1米的速度缓缓下降,再请问:下降过程中,电动机消耗的电能转化为何种能量? 直升飞机的重力势能Mgh又转化为何种能量?(h为下降高度差)
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大约2002年时,我写信到湖南大学物理系求教,收到的回信这样解释:
直升飞机下降时,加剧了空气的扰动,电动机消耗的电能以及Mgh都转化为气流的动能。 您能相信吗? 电动机消耗0.99Pt的电能时比消耗Pt时,对空气的扰动更大? |
我们换一种提法: 一个铁球A质量为M,从高度为H的地方自由下落到地面,理论上其落地速度为V, 实际上由于空气的阻力作用,实测落地速度为0.99V。 那么转化为空气动能的那一部分能量就是MVV/2-M0.99V0.99V/2≈0.01MVV 换一个小一点点的铁球B,再绑上一个玩具降落伞,加起来的质量也是M,同样从高度为H的地方下落到地面,设其落地速度为0.9V。那么转化为空气动能的那一部分能量就是MVV/2-M0.9V0.9V/2≈0.1MVV 显然,铁球A的重力势能MgH下落后,百分之二转化为空气动能,百分之九十八转化为自身动能;而铁球B的MgH却有百分之二十转化为空气动能,其余百分之八十转化为自身动能。 问题是A的速度比B的速度大百分之十,速度大则摩擦也大,空气扰动速度也大。速度大的A球只将百分之二的能量传给空气,那么速度小百分之十的B球顶多也只能将不超过百分之二的能量转化为空气动能。 请问: B球剩下的百分之一十八的能量哪里去了? |
To 3楼:
大约2002年时,我写信到湖南大学物理系求教,收到的回信这样解释: 直升飞机下降时,加剧了空气的扰动,电动机消耗的电能以及Mgh都转化为气流的动能。 您能相信吗? 电动机消耗0.99Pt的电能时比消耗Pt时,对空气的扰动更大? ------------------ SHEN JQ 回复: 你怎么知道“电动机消耗0.99Pt的电能时比消耗Pt时,对空气的扰动更大”?P的数值又没有。我看未见得。 还有,即使你可以设置P的数值,这个数值符合实际吗? 补充一点:直升飞机下降时,电动机消耗的电能以及Mgh都转化为气流的动能外,重力功Mgh还有一部分转化为了直升机的下落动能。 |
To [4楼]:
这个问题上你错得离谱了,也错得果断。 你以为空气阻力只与一个因素(物体速度)有关吗?非也。其实空气阻力还与物体大小和形状有关,对于小物体大速度而言,速度为阻力主要因素;但是对于大物体而言,尺寸应该是更主要因素。 |
错的离谱? 只怕未必。看看下面这个例子你再作判断。 买一根直径10厘米,长3米的PVC水管,在水管里面A端的中心O用支架固定一个玩具小火箭(鞭炮店应该有卖,燃烧时间只有3至5秒),喷口朝向另一端B,两端都用盖子封闭,接长引信,A端的盖子上钻一个小孔,露出引信头,将整根水管用绳子悬吊起来形如单摆。 点着引信,迅即用胶泥塞住小孔。 请问: 水管所受的重力和绳子的拉力两者之和为零,按照惯性定律,水管应该永远保持静止,而不管管子内部是否发生燃烧,爆炸,还是电磁作用。 您有兴趣试一试吗? 不用试您也知道,水管会向A端所指方向迅速摆动,随角度增大而减速,到达一定角度时停滞,当小火箭的燃烧快结束时,回摆(此时火药仍在燃烧,但是威力下降),基本上在最低点附近停止(到此时火药燃烧才结束),不会像其它单摆一样往复。 问题: 1,为什么在内力的作用下水管的动量发生改变? 2,水管摆动显然是某个力的作用结果,那么这个力的反作用力是哪一个? 3,水管从最低点往最高点摆动,所获重力势能来自于火药的化学能;那么,它回摆到最低点时这个重力势能又哪里去了? |
回摆过程和开伞降落的过程类似。
回摆的同时,火药仍然在燃烧,只是单位时间消耗的火药减小。火药的化学能转化为什么?势能又转化为什么?难道解释为转化成水管与空气的摩擦热?——上摆时速度比回摆速度大的多! |