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买一个孔明灯，支开，将一根5米长的细麻绳的一端系在它的底座中心，把孔明灯放在室内空地上。点燃底座上的蜡烛，5分钟后孔明灯开始慢慢上升，随着悬空的麻绳越来越长，孔明灯升到2米高的空中悬停。 每秒钟消耗的蜡烛质量是固定的，即蜡烛每秒钟放出的化学能是恒定的，它变成热能被周围空气吸收。蜡烛燃烧一段时间使得灯罩内的空气升温后，灯罩内的气压增大，立体灯罩内壁的前后左右的压力相等，合力为零。灯罩的下部是半敞开的，气体进进出出，可以认为底座的上下面压差为零。只有灯罩顶棚，内部压强大于外部的压强，从而使得顶棚受到一个向上的力，这个力F使孔明灯逐渐上升，当孔明灯和麻绳悬空段的重力之和等于F时，孔明灯就悬停在空中。 取一块橡皮泥，重量等于1米长的麻绳重量，把它粘在距底座1米的麻绳上。孔明灯随即下降，在离地1米的空中摇晃几下，最后又维持悬停状态。 请问： 1，孔明灯从地面上升到2米处，其增加的重力势能来自何处？ 2，孔明灯下降的1米高处，其减小的重力势能又去了哪里？ |
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在飞机发明之前，科学界普遍认为，密度大于空气的物体是不可能飞起来的。
如果楼主在当时看到飞机飞起来，一定会说，飞机＝万有引力的克星。 ※※※※※※ 迈克尔逊——莫雷实验能证明光速不变原理吗?http://preprint.nstl.gov.cn/newprint/Upload//2010/1262938276309.doc |
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不懂装懂的人还真不少。 就算你想解释，你解释得了吗？ 怪不得连钱学森曾经也说亩产过万斤是小菜一碟。 |
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楼主犯了两个错误：
首先，对于孔明灯的原理解释错误。“蜡烛燃烧一段时间使得灯罩内的空气升温后，灯罩内的气压增大”，“内部压强大于外部的压强，从而使得顶棚受到一个向上的力”，这些都是完全错误的。实际上，孔明灯上升是因为空气浮力所致。内部加热，是为了让空气跑出去，从而孔明灯内的空气很稀薄。孔明灯内的空气质量+孔明灯材料质量，除以孔明灯体积，得到的有效密度，小于空气密度，于是孔明灯凭着这个浮力升起来。实际上，孔明灯上升，与氢气球上升，原理一模一样。这与气球内外压差没有直接关系。（当然，我们有“气球内压强=气球表面张力所导致的压强+大气压强”，这个关系与气球上升，毫无关系）。 建议：只要研究氢气球问题中的能量即可，用孔明灯和蜡烛，无非是让问题复杂化而已。 其次，楼主时不时地提“能量守恒违反了，能量守恒的克星”之类，这是属于思维错误。研究楼主的这些问题，要使用流体力学，除此以外，没有其他的方程了。我们知道，流体力学方程组本身是满足能量守恒的，只要你按照流体力学方程去研究，就不会出现能量守恒的破坏问题。要是你“发现”了能量不守恒，必然是暴露了你的“傻”，是你不会使用流体力学方程来思考。这就是一个游戏规则。楼主没有按照这个游戏规则来，只能是他自己给自己找乐子了。当然，楼主可以去跳出这个游戏规则。怎么跳？用亲自的实验数据来论证能量的确不守恒了。这就不必受流体力学方程的束缚了。要是你还是使用那些思维实验，你必须受流体力学方程的束缚（它满足能量守恒）。如果你不想受束缚，你必然可以‘发现’能量不守恒，那么这个‘发现’只能是证明你自己错了。 |
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回6楼 谢谢您的回复 真没想到这样一个小问题会引发出这么多的题外之音。 浮力=排开流体的体积乘以流体的密度，而孔明灯并非一个封闭的容器或物体，其底部是开放的，热空气从中心上升，四壁附近的气体换热下沉后有一部分溢出灯罩，另有一部分外部的空气从底部进入。既然底部是内外联通的，那么底座平面的上下面的压强是相等的。窃以为用浮力来解释欠妥，请您三思。 孔明灯灯罩内的空气的重量并不需要底座的支持力来平衡。它利用的是同种气体不同温度时的摩尔体积不同，当体积膨胀受到束缚时，束缚面的压强自然增大，燃料的燃烧所释放出来的热能维持这种压力梯度的存在。而氢气球则相反。它利用的是同温度时氢气的摩尔质量小于空气。 当然，从宏观效果来看，与氢气球倒是一致的，但在下的侧重点却是讨论能量而非力源。 毫无疑问，用氢气球举例也未尝不可。——好像还更说明问题。浮力的本质其实也就是物体上下表面的压力差。 假设氢气球的重量是8牛顿，浮力是10牛顿，1米长的麻绳重1牛顿，橡皮泥的重量也是1牛顿。 氢气球从地面开始上升，到距地2米高处，绳长1米处粘一橡皮泥，下降至离地1米高处， 只是这样一来，很容易解释下降时橡皮泥的重力势能的转化为了氢气球的势能储存起来，而孔明灯却不但无法储存势能反而在下降时也在持续耗能。——否则，假如蜡烛熄灭的话，没有孔明灯作负功，橡皮泥下降更快：势能就转化为动能了。 |
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回黄新卫： 你的这个愚蠢的逻辑从何而来？以你之心度我之腹？ 你有没有查过， 曾经信誓旦旦说飞机不可能飞起来的恰恰是那些自认为懂物理的人或者对现行理论顶礼膜拜者，这种嘲笑甚至一直持续了近5年？ 如果我生活在1903年前后，第一，我会佩服它的制造者，想办法琢磨它的原理，实在水平有限想不通，可以四处请问，即使被人笑作傻瓜又有何妨？而不会像某些人那样对违背现有理论的证据视而不见，掩耳盗铃。更不会对尝试制造飞机的人冷嘲热讽。顺便说一句，如果我当初能有幸生在一个科研自由而不是一个形形色色的专制制度和思维禁锢者泛滥的国度，恐怕也会不撞南墙心不死，热衷于倒腾类似的玩意儿——很显然，失败的概率远远大于成功的机会。 第二，如果飞机只受重力作用，当然要怀疑重力；如果人为地创造一个动力与之抗衡，则精力自然先放在发动机的试制上。 类似地，拿现实说事： 受动量守恒定律的制约，人类到目前为止别说造出飞碟，就连它的工作机理也无法揣测，因此大多数人不会相信，越是自认为物理知识丰富或有资格研究物理的人越不相信，倒是没学过物理或被认为不懂物理的文盲或科盲反而容易接受。 如果有一天有人开着它飞了起来，我的第一反应除了佩服设计者，就是谴责牛顿的徒子徒孙：都是那帮害人精，不懂装懂，自以为是，要不是他们狐假虎威地把动量守恒定律擅自从质点（系）扩大至所有物体，禁锢了几代人的思维，飞碟早就被莱特之类的冒险者鼓捣出来了。第二步要做的自然是做永动机——动量要是不守恒，能量自然也就不守恒了。 要是真的有飞碟满天飞的那一天，你是不是打算宁愿跳楼也不屑于乘坐？ 比如，如果你要到北京去反相对论，你是不是宁愿骑自行车去也不愿坐飞碟？你会说，我开车去或者坐飞机，火车去，不行啊？——要是有飞碟，飞机，汽车还能竞争得过它吗？火车也就只剩货运的了，你要不骑车去要不就得趴货车，——只怕那时也没人请你去反相对论啦，动量守恒定律要是错了，相对论还能成立吗？ 至于万有引力，即使没有飞机和飞碟，我也认为它只适用于非超远距离，非高速，非变质量物体，至少它对方向的描述就是错误的，既然引力的传递速度等于光速而非无穷大，那么凭什么引力和它的反作用力随时能保证在一条直线上？——它来源于辐射的吸收，而辐射频率随温度和速度改变——这些对你来说太超前。不知者不罪，连爱因斯坦都被牛顿忽悠了一辈子，你恐怕宁愿躲在乌龟壳里也无法接受这一点。 |
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回6楼： 幸亏这里是你在做版主，不然换了某些人，只怕早就封了我的嘴。 虽然我并不认同你的回复——先入为主是通病，但欣赏你的包容，换做十年前，如果有人在我面前说能量不守恒，我恐怕早就嗤之以鼻，不屑一顾，甚至可能污言秽语，现在想来，真是可笑。正统科班出身，如此大度，难得。 我思考这些问题是从洛伦茨力F和它的反作用力F’不在一个平面上开始的——如果电子不是在磁场里面转圈，而是转了四分之一圈或半圈就脱离了磁场的话，电子就会在带电的平行金属板（其中一个有狭缝）间和磁场叠加的区域持续作m形状的运动，其结果是电场受到一个可以利用的反推力。电子受洛伦茨力改变方向，而磁铁受其反作用力，但由于磁铁和电场不须固定在一个部件上，当磁铁固定在转盘上时，F和F’的和就不为零，F使电子换向而F’则使磁铁旋转，最终电子不断在电场内被加速，减速，电极板受到的电子的反作用力就可以被利用。 但这样一来，从系统内部来看，符合（角）动量守恒，但从外部看来，刚好相反。 按照这个思路推下去，通过几个实验验证，得出了几个让我自己都大吃一惊的结论。另详。 |
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To lywcy68:
"孔明灯，相传是三国时期诸葛亮发明的。它是利用热空气比空气轻，在空气中上升的原理制成的。" 孔明灯以及其兄弟“飞机发明之前的热气艇”（当时欧洲各国都热衷于这样的汽艇），其原理就是空气 浮力，与小孩玩的氢气球一样。底部是不是开放，不是主要问题。底部的开放乃是为了让空气跑出去， 降低孔明灯的平均有效密度。 我看lywcy68思考这些问题入了魔道，走了企图。入迷是可以的，但入了障就不可以了。你上面的很多分 析有问题。 |
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To 9楼：
你说的“从洛伦茨力F和它的反作用力F’不在一个平面上”问题，具体细节我不太清楚。但是你要知道，Maxwell理论是满足（角）动量守恒的，无论从哪个参考系看。你发现了反常现象，那么就是因为你自己漏掉了什么东西。 |
| 区别在于：孔明灯的比重大于空气，而氢气球的比重小于空气。——氢气球上升是由于浮力，而孔明灯上升是因为灯罩顶棚内表面受到的热空气压力大于外表面常温空气的大气压力。孔明灯不管上升还是负重下降，都需要蜡烛持续消耗化学能，而氢气球下降时却可以存储势能，因此分析能量转换时两者不能混为一谈 |
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你到网上去搜索一下孔明灯的原理吧。
另，孔明灯原理是在小学《自然》课本上讲到的，你没有学习？ 另，如果“灯罩顶棚内表面受到的热空气压力大于外表面常温空气的大气压力”，那么这部分“内表面受到的热空气压力”又由谁来维持呢（即它在内部的反作用力是谁呢）？也就是问，谁来支撑这个“内表面受到的热空气压力”呢？ 再另，与空气有关的力有三种：一是浮力，二是伯努利力（就是飞机上升的力），三是升力（就是风筝受到的力，实际上是风力）。这是在小学《自然》课本上讲到的。 |
