火车在行驶的时候,人在车厢里面跳起来,还会落到原地吗?为什么?相信很多人都坐过火车,那你有没有想过,为什么在高速运行的火车里?人...
火车在行驶的时候,人在车厢里面跳起来,还会落到原地吗?为什么?
相信很多人都坐过火车,那你有没有想过,为什么在高速运行的火车里?人向上起跳时会落在原地呢?
“假设”在一列火车内,火车加速度非常大,车厢封闭,人在车内跳起后会落在原点吗?怎么证明这题呢?
(1)若没有加速度,即是惯性系,那相对运动计算很简单,直接用牛顿运动定律即可。比如你的例子,如果没有加速度,那么:
从火车上看,人在车厢内自由活动,与在地面上并无区别,跳起后自然能落回原点。人感觉不到火车在走,人自己在水平方向上也没有动,只是上下动了一下。
从地面上看也一样:火车在走,人跟着火车以相同的速度在走,人跳起来,有了向上的位移和速度,但水平方向上仍然保持原有的、和火车相同的速度——因为惯性。等人落下后,火车也移动到了相同的位置,也就是还是落在了“原点”。从地面看来,人的运动轨迹其实是一条抛物线段,而火车的运动轨迹是一条直线段,两两合成,人相对于火车在水平方向上还是没有动。
(2)若是有加速度,也就是你的这个问题,那火车就是一个非惯性系了。若还以火车为参照系,那就不能直接使用牛顿运动定律了。
先不说理论,单从经验来看:如果火车加速(或减速)运动,车上的人能没有感觉吗?还能在火车上行动自如、和在地面上一样吗?人必然会感觉到地板或座位给的(水平方向上的)力,不扶着恐怕都站不稳。所以,结果也就很可能不同了。
火车是非惯性系,不能直接使用牛顿运动定律;但地面还是惯性系,我们就从地面上观察:火车以加速度a向前运动,人跳起来。竖直方向不用说,水平方向上,人在空中会因为惯性以一个速度向前运动:也就是起跳时火车的速度(假设为u)。人跳离地板后,也就无法再受到火车给的力,水平速度不会再改变(空气影响可以忽略)。所以,从地面来看,人的运动轨迹还是一条抛物线。再来看火车:人跳离后,火车还是加速运动,所以后面火车的水平速度就大于人的水平速度了(若人在空中的时间为t,那么等人落回地板后,火车的速度已经变成了:v=u+at)。整个过程,人的水平速度不变,而火车的速度在变大,所以走过的距离肯定不一样。与上面(1)对比:火车的轨迹虽然还是一条直线段,但其长度已经比人对应的那条抛物线段的水平跨度要大一些了。所以当人落回后,就无法再踩到原来(在火车上)的位置了。
当然,以上推理是基于牛顿经典力学理论的。若按相对论,那算法略有不同,但结果一样。对于你的这个问题,相对论和牛顿理论误差极小,完全可以忽略,没有质的区别。
选择的参照物不同,不一定会落到原点,证明,以大地为参照物,你与火车同向同速,在你跳起到落下有一个时间,在这个时间内,火车向某个方向运行了X距离,但是你也在这个方向上走了X距离,相对于大地为参照物,你不会落回原点,如果以火车为参照物,你会落回原点。
如果在火车里朝着火车相反的的方向跳远,会跳得更远嘛?
我们就以速度最快的高铁为例,高铁每小时最高可达到350公里每小时,如果你跳起时列车处于匀速直线运动状态,车厢内的人也是迅速直线运动状态进行运动,按照伟大物理学家牛顿第一运动定律,一切物体总保持匀速直线运动状态或静止状态,直到外力迫使其改变这种状态为止,所以在匀速直线运动状态下的车厢内起跳均和平地起跳是一样的。
说一句大家都能简单易懂的话:在一个运动的物体里面起跳,如果要是用物体以内的景象来参考,你就是在原地没动,如果要是拿自己跟物体以外的景象当参照物(比如用自己跟高铁窗户外面的铁轨),你就会跳的更远!
不知道我这样解释对不对,你们还有什么不同的想法吗?
假设火车🚉沿水平轨道做匀速直线运动,火车上的人随火车一起运动。人跳起后,在竖直方向由于受到重力作用,运动状态不断改变,先减速上升后加速下降。在水平方向,由于惯性保持原来的运动状态,除起跳时获得的速度之外,还始终有一个与火车相同的速度。不管向哪跳,相对火车的速度是一样的,而决定你跳多远的恰恰是相对火车的速度,所以,不管往哪跳,跳的距离也是一样的。
如果一个人从行驶的火车上跳下来,怎样才能最大程度的不受伤?
如果一个人从行驶的火车上跳下来,怎样才能最大程度的不受伤? 假设火车的速度是60公里每小时,人是从一个平板的货车上往下跳,也就是说可以选择从正后方或者侧边跳下,怎样跳才会最大程度不受伤?
如果火车的速度是60公里每小时,那么换算一下就是17米/秒。有人做过,顶级的人类运动员在跳远的时候,起跳的横向速度是8-9米/秒,如果有助跑的话,大概是12米/秒,普通人也许可以打个六折,所以有助跑的情况下,起跳速度就是7米/秒。
如果向火车相反的方向跳(如下图所示),那么如果有助跑的话,人相对地面的速度就是10米/秒,应该来说这个速度不能算是非常大,毕竟一个正常的成年男子,100米12、13秒跑完是比较轻松的(高中生100米跑,12.5秒即优秀),这个时候人相对于地面的最高速度将近就是10米/秒,显然以这个速度急停下来不是什么难事儿。
所以整个人但是最大的问题时,这个时候落地的时候,人相对于地面的速度是向后的,所以这个时候人在落地的一瞬间脚受到来自地面的摩擦力是向前的,会往后倒。而人以很高的速度往后倒无疑是最危险的,因为这个时候你的后脑勺、颈椎、脊椎可能都会受到损伤(如下图所示)。而这几个位置如果受伤,你不死也得重度瘫痪。
而之所以会产生这个原因,主要是你要是保持站立的姿势落到地上,你的重心太高了,所以会控制不住自己往后倒。所以为了保证落地的时候最安全,你不应该保持站立姿势起跳,而是像青蛙一样,半趴着弹跳,保证自己以水平的姿势弹出去,虽然姿势不太雅观,但是这样会保证你重心很低。
当然这个时候不是用脸碰地,而是尽量先让手肘着地,然后再让膝盖着地,这样的话就能够保证自己的重心足够低,并且相对于是“后刹”而不是“前刹”,这样就不会翻滚起来(就好像骑自行车急刹车不能捏前刹车类似),虽然说很有可能会把膝盖、手肘磨破,但是相比摔死或者瘫痪,这样的结果无疑是最好的了。
一个人在匀速行驶的火车里,跳一下,会不会落在原地,并简要分析?
如果火车加速,那你的速度将比火车慢,火车就会超过你,你将落在火车后方。
如果火车减速,那你的速度将比火车快,你就会超过火车,你将落在火车前方。
因为原来人与火车一起运动的,人由于惯性,在跳起的同时还要以原来的水平速度与车厢一起运动。
如果人不是竖直跳起,则落地位置就会发生变化了。具体怎样变,要看他向哪跳。
是落在原地
2、若火车是加速或减速运动呢?
加速,落在后面
减速,落在前面
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