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彈道車

桌面上有一台滑車。車上有一個彈珠發射器。發射器內有彈簧。如果滑車等速運動時發射器向上發射彈珠,彈珠落下會不會被發射器接住呢?我們來試試看。
 
 
桌面上有一台滑車(圖一)。車上有一個彈珠發射器。發射器內有彈簧。如果滑車等速運動時發射器向上發射彈珠,彈珠落下會不會被發射器接住呢?我們試試看。
 
 
圖一。
▲圖一。

 
將彈珠置入發射器,用力壓縮彈簧。再用栓子卡住彈簧,使其無法恢復原狀。左手拉住栓子末端的細繩,右手輕推滑車使其運動。滑車運動一段距離後栓子脫落,彈簧恢復原狀向上發射彈珠。彈珠落下被發射器接住。
 
在圖二中,滑車與彈珠以速度向右運動。發射器向上發射彈珠。彈珠在水平方向未受力。依據牛頓第一運動定理,物體具有慣性。若外力為零,則物體速度不變。因此彈珠在水平方向的速度仍然為。彈珠與滑車在水平方向的相對速度為零。因此彈珠落下會被發射器接住。
 
 
圖二。
▲圖二。

 
如果滑車在桌面做等加速度運動時發射器向上發射彈珠,彈珠落下會不會被發射器接住呢?我們試試看。在滑車上綁一條細繩,細繩跨過桌子邊緣,下端懸掛砝碼。細繩的張力使滑車做等加速度運動。滑車運動一段距離後栓子脫落,彈簧恢復原狀向上發射彈珠,彈珠落下不會被發射器接住。
 
在圖三中,滑車與彈珠一起做等加速度運動。當滑車與彈珠的速度為時發射器向上發射彈珠。彈珠在水平方向未受力,因此彈珠在水平方向的速度仍然為。滑車受細繩張力繼續做等加速度運動。彈珠與滑車在水平方向的相對速度不為零。因此彈珠落下不會被發射器接住。
 
圖三。
▲圖三。

 
如果滑車沿斜面滑下時發射器向上發射彈珠,彈珠落下會不會被發射器接住呢?我們試試看。滑車沿斜面滑下一段距離後栓子脫落,彈簧恢復原狀向上發射彈珠,彈珠落下被發射器接住。
 
在圖四中,滑車與彈珠一起沿斜面下滑。當滑車與彈珠的速度為時發射器向上發射彈珠。滑車與彈珠沿斜面的初速度及加速度相同。因此彈珠與滑車在斜面方向的相對速度為零。彈珠落下會被發射器接住。
 
 
圖四。
▲圖四。

 
 
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