答案是能起飞。
问题的纠结点就在于飞机是否与地面保持相对静止,对不对?
飞机是否与地面保持相对静止关键在于传送带速度与轮子速度一样,对不?
好,问题就出现在这第二句话上。
问题一:速度一样,是以谁为参考系?脱离参考系的运动描述都是不成立的。
问题二:情景中的传送带可以看作是平动,是个平动速度,轮子是转动的,描述的是转动线速度?还是轮轴的平动速度?
所以说,提出这个问题的人首先是个物理外行,提出来一个完全不严禁的物理情景。不排除他在其他地方看到这个问题,原本的问题描述很清楚,但经他复述之后,漏洞百出。
现在我们脱离这个业余的 题目描述,来研究一下这个问题。
问题的关键点在于力和运动之间的关系。也是我经常给学生们强调的。物体的运动状态是由受力来决定的,力决定了运动状态,从而决定物体今后的运动过程,而不是想当然的人为杜撰出来一个运动状态。对飞机而言,喷气所获得的动力是与传送带无关的,它与传送带之间会存在一个水平方向的滚动摩擦,而这个力通常是很小的,并且可认为是不变的。那么,喷气的动力和滚动摩擦力会平衡吗?不平衡的话,会静止吗?
从受力就可以把情况分为三种:
喷气动力恰好等于滚动摩擦力。飞机处于平衡状态,将相对地面保持静止或匀速直线运动。如果没有初速度,就静止,如果是静止的,给一个初速度,就匀速。
静止,你们应该可以理解。我又说匀速,很多人就又不干了,对不对?会说,你往前走了,是速度快了,传送带也会跟着变快了,你怎么往前?
首先,传送带的速度肯定指的是相对于地面的速度,记作V1。其次,轮子的转动,以轮轴为参考系有一个转动的线速度V2,以地面为参考系,有一个平动的速度V3。飞机如果静止,就意味着V1=V2,V3=0。没问题吧?
让我们明确一个前提,轮子不打滑,那就意味着轮子的下端(与传送带接触)相对于地面的速度始终与V1等大,同向。
平动的速度V3其实就是飞机相对于地面的速度,这个速度与传送带是没有关系的,你怎么让它有关系呢?它只由飞机的受力来决定。回到刚才那个问题,如果飞机匀速前进,意味着什么?意味着V3不等于0 ,轮子的情况就不仅仅只有转动,还有平动,此时,轮子的下端速度依然和传送带速度等大,同向(相对于地面)。轮子上端速度与传送带反向,大于传送带速度(相对于地面)。。这时候你还能简简单单的用一句传送带始终和轮子速度相同来质疑吗?
如果理解了这个,那么另外两种情况就不用说了,无非是向前加速或向后加速。不再解释。
最后,简而言之,这个问题没搞清楚的人,主要犯了两个错:1,力和运动的关系。2,没有区分平动与转动。
飞机的受力决定了它的运动情况如何,从而决定了轮子是否会平动,而传送带的存在,只能影响轮子转动的情况。
问题的纠结点就在于飞机是否与地面保持相对静止,对不对?
飞机是否与地面保持相对静止关键在于传送带速度与轮子速度一样,对不?
好,问题就出现在这第二句话上。
问题一:速度一样,是以谁为参考系?脱离参考系的运动描述都是不成立的。
问题二:情景中的传送带可以看作是平动,是个平动速度,轮子是转动的,描述的是转动线速度?还是轮轴的平动速度?
所以说,提出这个问题的人首先是个物理外行,提出来一个完全不严禁的物理情景。不排除他在其他地方看到这个问题,原本的问题描述很清楚,但经他复述之后,漏洞百出。
现在我们脱离这个业余的 题目描述,来研究一下这个问题。
问题的关键点在于力和运动之间的关系。也是我经常给学生们强调的。物体的运动状态是由受力来决定的,力决定了运动状态,从而决定物体今后的运动过程,而不是想当然的人为杜撰出来一个运动状态。对飞机而言,喷气所获得的动力是与传送带无关的,它与传送带之间会存在一个水平方向的滚动摩擦,而这个力通常是很小的,并且可认为是不变的。那么,喷气的动力和滚动摩擦力会平衡吗?不平衡的话,会静止吗?
从受力就可以把情况分为三种:
喷气动力恰好等于滚动摩擦力。飞机处于平衡状态,将相对地面保持静止或匀速直线运动。如果没有初速度,就静止,如果是静止的,给一个初速度,就匀速。
静止,你们应该可以理解。我又说匀速,很多人就又不干了,对不对?会说,你往前走了,是速度快了,传送带也会跟着变快了,你怎么往前?
首先,传送带的速度肯定指的是相对于地面的速度,记作V1。其次,轮子的转动,以轮轴为参考系有一个转动的线速度V2,以地面为参考系,有一个平动的速度V3。飞机如果静止,就意味着V1=V2,V3=0。没问题吧?
让我们明确一个前提,轮子不打滑,那就意味着轮子的下端(与传送带接触)相对于地面的速度始终与V1等大,同向。
平动的速度V3其实就是飞机相对于地面的速度,这个速度与传送带是没有关系的,你怎么让它有关系呢?它只由飞机的受力来决定。回到刚才那个问题,如果飞机匀速前进,意味着什么?意味着V3不等于0 ,轮子的情况就不仅仅只有转动,还有平动,此时,轮子的下端速度依然和传送带速度等大,同向(相对于地面)。轮子上端速度与传送带反向,大于传送带速度(相对于地面)。。这时候你还能简简单单的用一句传送带始终和轮子速度相同来质疑吗?
如果理解了这个,那么另外两种情况就不用说了,无非是向前加速或向后加速。不再解释。
最后,简而言之,这个问题没搞清楚的人,主要犯了两个错:1,力和运动的关系。2,没有区分平动与转动。
飞机的受力决定了它的运动情况如何,从而决定了轮子是否会平动,而传送带的存在,只能影响轮子转动的情况。