物理求解,人能跳起来是不是克服了自身重力?我的意思是说,是不是自己用了大于自身重力的力?

一个物体能被拉起来,拉力大于重力。那么,人给地上施加一个力的时候,如果这个力没有大于重力的话,地面支持力还是等于自身重力,那么人给地面施加的力是不是大于重力了呢,我说的不是重力施加的力,是人用的力

不是。人站在地面上是受力平衡的。重力等于地面给你的支持力。

因此如果你想跳起来,只需要给予给自己增加向上的力——通过蹬地,使地面提供给你增加向上的反作用力。无论这个作用力是大是小,这个向上的力都会打破受力平衡,合力方向向上,提供向上的加速度

但是如果这个力比较小,小于重力,人在离开地面后,失去了支持力,也失去了蹬地的反作用力。因此人的受力只有一个重力,加速度改变成竖直向下。

所以结论就是,无论蹬地的力大小如何,都能获得一个向上的加速度,而后获得向上的速度,也就是跳起来。但是如果你的力太小了,这个加速的过程不明显,会迅速被之后向下的加速度掩盖,所以感觉自己跳不起来。但事实上,是跳了,只是微乎甚微而已。

追问

可是,如果我在体重计上面,脚向下用力,体重计显示会变大吗

就像,一个物体放在地上,我给它一个向上的力,没有大于重力,它受到一个向上的拉力跟一个向上的支持力,这两个力难道没有大于重力吗,如果大于了,为什么我会拉不起来呢

这就说明了,地面对物体的支持力是小了啊

那么,把这个例子用在人跳起来的原理是

人没跳起来之前

重力等于支持力

人用力之后

假设这个力没有大于重力

那么这个力会人的重力平衡了一下,也就是受到向下的合力减少了

向下的合力减少了,地面对自己的支持力(因为重力作用的支持力)也减少了

因此,在人脚施加的力没有大于重力的情况下,地面给人的支持力都是等于重力的啊

这样对不对呢

追答

首先“我在体重计上面,脚向下用力,体重计显示会变大吗"答案是会变大,这叫超重现象(重力小于支持力)原因是:你向下用力,对体重计的力增加,体重计给你的支持力也会在这一瞬间增加,导致体重计给你的支持力>你的重力。而体重计所显示的数值事实上是自己受到的弹力,与给你的支持力是一对相互作用力,因此也增大了。

“这个力会人的重力平衡了一下”这句话不妥。因为如果平衡了就不存在加速度了。而且蹬腿的过程是使支持力增大,而重力不变,这个过程是不可能平衡的(因为增大前的支持力与重力平衡)。

因此关于合力:静止时你所受的支持力与重力合力为0(否则你就飞天或者遁地了)。然后你蹬腿时导致受到的支持力变大,重力不能平衡支持力,合力向上,产生向上加速度,进而产生向上速度,于是你的人向上运动,这就是起跳。起跳后,因为有向上的速度,你向上移动,脚离开地面(哪怕是1毫米甚至更小)支持力突变为0(接触才有支持力)。所以你整体只受重力(忽略空气阻力)加速度为g,竖直向下。因此会以很短的时间降落到地面。

我觉得要理解这一个过程最好分成两部分。

1、起跳过程:脚向下用力,支持力>重力,合力向上,产生向上加速度,产生向上速度。整个过程持续时间很短,基本上就是蹬腿那一瞬。

2、腾空过程:一瞬过后,脚被速度带离地面(即使肉眼不可见),此时只受重力,加速度为g。向上的速度开始减少为0,再向下开始增加。

关于用力的问题:其实涉及到冲量。你大力无非是使向上的速度更大了,导致腾空过程的减速持续时间更长,换句话说你向上的速度能保持更久,因此你向上移动的距离更大,表现为跳的更高。如果你用力小,那么初速度小,就很容易被重力把速度压下去。

所以能否跳起与F是否大于重力无关

追问

那为什么把一个东西拉起来拉力要大于它自身重力呢

为什么自己跳起来,自己施加的力又不用呢

而且,假设有一个物体放在体重计上,然后给它一个向上的拉力。体重计的显示会变小,这就说明,我给物体的力与物体自身重力抵消了一部分,也就是向下的合力小了,那么,物体对于体重计的压力也小了啊

那我假设站在地上,跳起来,腿给地面施加了一个向下的力,然后自身受到了一个向上的支持力(假设这个支持力为F1)那么,F1与我自身重力抵消了一部分,那么物体向下的压力也小了,也就是压力的支持力(假设为F2)小了,那么,地面对人的支持力是为F1+F2。

F1+F2是等于自身重力(可以计算)

那么人是不会跳起来的啊,除非F1大于重力

追答

做个受力分析可能好理解。(图在下面)

我大概懂你想表达什么意思了。的确,物体对体重计的压力是小了。体重计显示的是自己所受的弹力。物体放在上面,那么物体对体重计的弹力是物体重力G,你给物体向上的力F,那么物体传导给体重计的压力确实会减少F。但是物体自身的重力是不变的。但是这和我们讨论的起跳的情况不同。

你说的提起物体的情况,你是想说明不超过重力没有办法上升。然而我们需要搞好逻辑关系。你这种情况是第三方给予物体一个力(比如你拉着它)。这种情况使物体对体重计的弹力减少,因此体重计所给的反作用力(支持力)也是不增加反而减少的。所以这种模型的逻辑是:先有第三方给物体施力,物体为了保持平衡,而支持力被动减小。

然而起跳是没有第三方施力的,如果在刚刚的例子,施力的物体就是体重计。但是体重计不可能无端端把你抛上去,所以物体需要先对体重计施力(相当于蹬腿),使体重计所受的弹力增加,然后体重计给你的反作用力(支持力)也增加,然后物体就跳起来了。所以这种模型的逻辑是:物体主动对体重计施力,相当于主动地使体重计增大对你的支持力,物体起来了。

由于支持力是被动力,它的改变要看其他力是如何改变的。你刚刚说的例子和起跳属于不同的模型,(存在第三方施力时,先是物体被动地对体重计的弹力减少,随之物体受到支持力也减小。不存在第三方施力时,先是物体使体重计的弹力增加,随之物体受到支持力也增加,恰好相反)因此支持力的变化情况也不一样。


你所说的F1和F2事实上有点理解错误,因为这其实是一个力,就是支持力(真正有F1和F2的是你给地面的弹力),而且这种模型你的F2是不会减少的,始终等于G

追问

为什么这种模型的时候F2不会减小呢

我刚才画了一个模型

首先

假设这个物体放在地上

分析受力情况

先是有一个拉力F1

10N

然后自身重力50N

那么它对地面压力为40N

也就是支持力为40N

追答

^_^因为你没有提起它亚,F2=G,你没有东东提起它,它凭什么减小呢

如果你有第三方施力F,由于物体保持静止,F+支持力=G

那么它传导给体重计的反作用力,即弹力就是F2=G-F


但是如果你没有第三方施力,静止时F2=G是必然的,本来也是静止的,但是物体想搞事情跳起来,就肯定要多用点力了,于是它故意给体重计的弹力,使得反作用力随之增大。

两个模型最大的不同就是:一个是要竭力保持静止,一个是要主动打破静止(而它必须借助支持力,因为除了重力和支持力不受其它的力了,因此反向思考也只可能是支持力增大了

追问

然后第二种情况

物体在地上

物体自身重50N

物体自身施加一个压力在地面(不是重力导致的压力)

为F1

大小10N

然后重力减去F1

40N

追答

你画的模型也是有第三方施力的情况,如果没有第三方施力,物体受到向上的力只有一个支持力N。(可以参考我画的图,我是N=500+x,注意这是一个力。与你模型中的两个力截然不同)

你的模型是第三方将F1作用于物体上。而起跳的模型相当于物体将F1作用在体重计上,体重计被迫增大支持力(因为它是反作用力)

追问

也就是物体向上的支持力F2为40N

这两个模型有什么不同吗,从受力分析来看?

追答

第二种情况不应该减,体重计受到的力就是重力加上额外的F1,因为重力是向下的,物体对体重计的F1也是向下的。所以体重计所受弹力是G+F1,因此反作用力支持力也是G+F1

追问

?

追答

起跳的时候你可以感觉一下,你额外施加的力是向下的。是这额外的力增加了对地面的弹力,地面的支持力随之变大,把你给带起来了

追问

可是这额外的力会不会抵消重力啊

为什么我说的第一种情况又会抵消重力被

同样都是10N,重力都是相同

追答

不同的原因是因为施力物体和受力物体不同,第一种情况施力物体是第三方,F1作用在物块上,第二种情况施力物体是物块本身,F1作用在体重秤上。物块受到的是反作用力(支持力),而不是直接的F1


这也可以从体重秤所受弹力来分析。第二种情况是物块主动给体重秤施力。因此直接增加了对体重秤的弹力。而第一种情况是物块被提起,这样的话是减少了物块对体重秤的弹力。研究这个问题最好先研究体重秤的受力情况,你就会发现不同。再从相互作用力的角度反推物块受到的支持力。

追问

我就是向讨论

为什么拉物体时F1可以抵消一部分重力,而自己跳起来对地面的支持力时,F1却不能抵消重力?

真的很想理解这个问题

为什么为什么这个支持力F1不会去平衡G呢

追答

第一种情况向上提起,f1和重力是反向的而且作用在同一物体(对物体受力分析),对弹力的影响就是有点拮抗的感觉 所以就减少了。第二种情况是向下压,而且f1和重力产生的压力都向下作用在体重秤上(对体重秤受力分析),因为都是向下的,因此是同向叠加。
增加和减少可以从f1的方向考虑

追问

可是f1的方向都是向上的啊

我说的f1是物体受到的支持力或者拉力呐

算压力的时候不是应该重力减去之前我脚给地面f1的支持力吗

追答

但是第二种情况是物块向下对体重秤用力F,注意是向下。因此重力对体重秤施加的压力和物块用力F都是向下的。因此体重秤受到的弹力直接增加。物块受到的相互作用力支持力也随之增加。还是建议两种情况都对体重秤分析一下。


所以第二种情况不存在向上的力F1,只是向上的支持力的数值,是数值增加了F1的大小(也就是不存在额外一个向上的力,只是支持力增大了哦)


另外还是请留意 第一种情况是物块受到3个力, F1,G,N;而第二种情况物块只受到G,N。。。F1并不作用于物块,而是体重秤。F1作用的位置不同导致支持力的变化不同


补充一个跳跃受力分析图:

追问

嗯嗯

补充一下

追答

已经发在上面了哦,如果看不到我再发一次

追问

貌似米有看到

追答

现在看到了吗↓?(如果还不行我试试补充到原回答?)

追问

没有诶

但我现在还是没有太明白你说的那个东西

为什么3个力的时候就不同

追答

图已经附到原答案了,如果还没看到可以私信我。
因为支持力是被动力,你第三个力是拉力。被动力总是优先使物体保持原状态,就好比静摩擦力。所以如果你直接给物体增加了一个拉力,支持力是会尽量先使物体保持原来的静止,因此它会减小。
而跳跃的情况,你是强行施力让支持力增大, 它没得选择(看了那个受力分析也许就比较好理解,如果能看到的话= =)

追问

看到了

不太理解

追答

嗯,走进了思维误区要接受是比较困难的(物理总有那么几个反常识的知识点让你难受= =),可以慢慢消化一下
我建议思考两点;一个是f1作用于谁?力的效果是什么?第二个是f1作用后,地面受到的弹力到底如何变化?(因为弹力与支持力等大反向,支持力不好弄就思考弹力)

追问

就是理解不了为什么我脚用力后地面给我的支持力为什么会改变不了我重力贡献的支持力?难道我脚用力后贡献的支持力没有去改变物体向下的力吗

追答

是的 确实没有改变 重力造成的压力不可能凭空减少的,除非有别的力跟它抵消。 之前说的第一种情况有拉力抵消,但是第二种情况没有力跟它抵消

追问

那个脚用力贡献的支持力不会抵消吗

追答

不会的,地面会承受额外的力,而地面之前支撑的重力G还是要全部支撑的。蹬地之前脚和地面是挤压接触的,因此所受的力为G,而蹬地的一刹那,脚和地面在这一瞬间是挤压的更为剧烈(蹬地先有向下运动的趋势),所以地面不单止依然完全承受G,而且还要承受脚对它施加的额外的力。

体重秤是可以完全反映这一个过程的,你在体重计上面蹬脚,体重计的示数是先增大的,这说明它所受弹力增大了,有机会可以试试。

追问

我知道这个现象

可我就是理解不了

为什么我脚用力贡献的反作用力,不会像拉力一样,去减小对地面的压力

追答

因为这和拉力是截然不同的两种情况。拉力是作用于人的,而人脚用力是作用于地面的

这是两种不同的受力,甚至连受力物体都不同,不可以拿来类比

为什么不会减少还是刚刚的解释,因为蹬地的时候,挤压更加剧烈,地面所受的重力没有可能减少,因为没有其它物体给地面承担。

再说说拉力,你拉着人,相当于人和地面的挤压减轻了,那么地面承受的压力减少是必然的,因为拉力给地面分担了一部分人的重力(这么说不是很严谨,但是直观)

追问

哦哦对了

我还有个问题

就是当一个物体在地上的时候

我用手给物体中间一个力,为什么物体不会断掉

而如果这个物体中间悬空,两边被顶住的话,这个物体会断掉呢

追答

这和分子力有关

图1中虚线为引力或斥力,红线为合力。

两个原子之间的作用力在近距离表现为斥力,远距离表现为引力,在10r0左右会趋近于0.


如果地面支撑,那么压力作用于第一层原子,原子受力向下运动,距离增加产生斥力作用于第二层原子……,直至地面。


如果地面悬空,那么就没有直力与之平衡,需要靠两边的原子进行牵引,中间原子与两侧原子的距离增加,如果压力过大,距离增加过大,就会失去吸引力,宏观表现为断裂。

是否断裂还与材料的脆性和韧性有关。玻璃等脆性材料更易断裂,橡皮泥、保鲜膜等韧性材料更难断裂。

示意图中圆圈粗略代表了一个原子

追问

?

什么意思

追答

字面意思

强调一点,物体保持完整是因为物体内部原子之间存在吸引力。
有地面就是垂直受力,挤压产生的斥力可以承受很大的压力,这时没有吸引力不足的问题;没地面就要靠两边的原子给中间受力的原子吸引力。原子受力也一样会位移,当位移至原子间距离>10r0之后原子间吸引力趋近于0,原子之间不再吸引,就断裂了。

追问

为什么有地面就不会断

假设一根木棒放在地上

我给它上段一个向下的力

那么以我手为支点

木棒与地面接触部分给木棒一个向上的力

另一个木棒

木棒两段有支持

两端

我给木棒中间一个向下的力

这个木棒会断

为什么放在地上又不会能

又不会断掉呢

受力不是都一样吗

追答

受力不一样,你也说了:地面接触部分给木棒一个向上的力,与地面不接触的部分,地面是不会提供力的。如果地面中间悬空,你向下压的那一段木棒没有力与之平衡,那为什么它保持静止了?因为两边的木棒把它给向上“提”了

这个问题你不能整体看,涉及到一个物体不同部分的受力的问题需要把物体细分成几个部分看(因为力的作用点事实上不止在重心,只是我们平时为了简化问题把所有受力分析画在重心),这样一来两种情况的受力是不同的。有地面时,地面与你手施加的力直接在一条竖直线上抗衡,这时候体现为:把物体向中间挤压;没有地面时,中间部分不受支持力,木棒两边受支持力,所以需要靠两旁的部分向上拉扯中间的部分(这事实上就是分子引力),这时候体现为:你手的力会把物体向下挤压。

向中间挤压不会断裂是因为分子斥力作用很强,你难以靠压缩把一个物体弄断。

向下挤压会增加分子间的距离,到达一定程度时不足以吸引物体,就断裂了。

追问

可是,木棒放在地上,木棒两段也受到支持力了啊

中间受到,两边也受到啊

放在地上,支持力与作用力也不在同一条鸭

支持力也有在两侧啊

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第1个回答  2019-09-14
是的。
人只有受到的合力是向上的,才能向上加速运动,才有可能跳起来。
既然合力是向上的,那么地面对人的支持力就要比重力大,也就是人蹬地的力(地面对人的支持力的反作用力)比重力要大。追问

那假设我体重1000N,我就要向下用1000N的力呢

是不是这样呢

可是我怎么可能可以产生1000N的力呢

我之前看到一个问题,就是假设人站在体重计上,脚对体重计产生一个向下的力(没有大于重力),体重计显示的数字是不会变的

这是为什么呢

追答

你站在那里不动,脚对地就有1000N的力,再用力一蹬,脚对地的力就大于1000N了。
你可以站在体重计上试一下起跳时,读数的变化。

追问

可是,假设人站在地面上,用脚给地面一个向下的力,地面给人一个反作用力,假设这个反作用力为1000N,那么,这个反作用力跟重力是平衡了的啊,也就是说,重力没有提供一个向下的压力,只是我脚给地面一个向下的压力啊,你可以试试计算下合力

第2个回答  2019-09-14
你能够从地面上跳起,说明你克服了地球对你的吸引力,但是跳起以后地球对你的吸引力仍然是存在的,所以呢你仍然最终会落下去跳之前呢,由于你对地面的压力,大于地面对你的犀利,这样的话你对地面的压力与地面对你的支持力是一对儿相互作用力由于地面对你的支持力大于你受到的重力所以呢你向上跳但是跳起来过程中已经对面不再说给你带去处理了再说你只受重力所以呢你是做向上的减速运动最终你还会落地。
第3个回答  2019-09-14
人跳起来的时候所用的力必须大于自身的重量,不然是不会跳起来的
第4个回答  2019-09-14
地面给人的力=你给它的力。可以超过体重。

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