理论教育 机车和轮船能量消失去向?趣味力学解答!

机车和轮船能量消失去向?趣味力学解答!

时间:2023-10-26 理论教育 版权反馈
【摘要】:许多人惯常性地认为,机车和轮船所有的能量都耗费在维持自身的运动上。事实上,机车仅仅在刚开始的分钟里将所有的能量耗费在维持它自身和整列火车的运动中。众所周知,电车的电力来自发电厂输出的电能。由之前的分析可知,物体的匀速运动不需要力的参与,即这个过程不会消耗一丁点能量。同样,轮船上的动力机械也是为了克服水的阻力。

机车和轮船能量消失去向?趣味力学解答!

许多人惯常性地认为,机车和轮船所有的能量都耗费在维持自身的运动上。事实上,机车仅仅在刚开始的分钟里将所有的能量耗费在维持它自身和整列火车的运动中。在其他时间里,这些能量在克服摩擦力和空气阻力的过程中消耗得一干二净。众所周知,电车电力来自发电厂输出的电能。相同的道理,这些电能几乎全部用来加热城市上方的空气(经过摩擦消耗了功,并且变成了热能)。如果不存在空气阻力,火车只需要在最初的几十秒内得到一个速度,然后就能在惯性的作用下,沿着轨道不断地运动下去,无须任何能量来推动。

由之前的分析可知,物体的匀速运动不需要力的参与,即这个过程不会消耗一丁点能量。也可以说,物体做匀速运动时之所以需要能量,只是为了克服阻力。同样,轮船上的动力机械也是为了克服水的阻力。

一般来讲,与在陆地上运动遇到的阻力相比,物体在水中运动受到的阻力要大得多。而且,在速度增加的同时,物体受到的阻力会迅速变大。从理论上来讲,它和速度的二次方成正比。水中的运输速度远远比不上陆地的运输速度,原因就在于此。(www.daowen.com)

一名优秀的划手轻易就能让小艇的速度达到6千米/小时,但如果将速度再增加1千米/小时,他可能连吃奶的力气都要使出来了。若想让一艘轻便的竞赛艇划出20千米/小时的速度,起码需要8名熟练的划手。

假如说水的阻力会因为运动速度的增加而迅速变大,那么水的携带能力也会因为速度的增加而迅速增大。关于这个问题,我们会在后面进行深入讨论。

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