生活中的力學(xué)

1、生活中的力學(xué)為毛人為毛人們走路的們走路的時(shí)候要時(shí)候要甩手呢甩手呢？為了身體平衡？為了身體平衡？A simple question一個(gè)簡(jiǎn)單的問(wèn)題這個(gè)回答這個(gè)回答似乎和沒(méi)說(shuō)一個(gè)樣似乎和沒(méi)說(shuō)一個(gè)樣角動(dòng)量與角動(dòng)量定理為了為了講清楚這個(gè)問(wèn)題講清楚這個(gè)問(wèn)題，我們引入角動(dòng)量的概念。我們引入角動(dòng)量的概念。當(dāng)然，只能是簡(jiǎn)化版。當(dāng)然，只能是簡(jiǎn)化版。不明覺(jué)厲啊不明覺(jué)厲啊角動(dòng)量與角動(dòng)量定理對(duì)于一個(gè)質(zhì)量為對(duì)于一個(gè)質(zhì)量為 m 質(zhì)點(diǎn)，以任意一質(zhì)點(diǎn)，以任意一條直線作為參考軸，設(shè)被研究的質(zhì)點(diǎn)條直線作為參考軸，設(shè)被研究的質(zhì)點(diǎn)到這條軸的距離為到這條軸的距離為 r ，如果質(zhì)點(diǎn)，如果質(zhì)點(diǎn) 垂直垂直于于 r 方向方向 的速度為的速度為

2、v ，那么這個(gè)質(zhì)點(diǎn)，那么這個(gè)質(zhì)點(diǎn)（相對(duì)于這條參考軸）的角動(dòng)量則為（相對(duì)于這條參考軸）的角動(dòng)量則為 L = rmv 。mrvL = rmv 物體的角動(dòng)量變化率等于它所受的外物體的角動(dòng)量變化率等于它所受的外力矩（大家應(yīng)該記得力矩是什么吧，力矩（大家應(yīng)該記得力矩是什么吧，就是就是 r r 乘以垂直于乘以垂直于 r r 方向的力）方向的力）。因此因此，倘若系統(tǒng)沒(méi)有外力矩作用，那，倘若系統(tǒng)沒(méi)有外力矩作用，那么角動(dòng)量么角動(dòng)量守恒。守恒。選取過(guò)人的質(zhì)心與地面垂直的直線作為參考軸選取過(guò)人的質(zhì)心與地面垂直的直線作為參考軸。右腳右腳踩在地上而左腳往前邁時(shí)，左腳一個(gè)相對(duì)于軸向前的速度，踩在地上而左腳往前邁時(shí)，左腳一

3、個(gè)相對(duì)于軸向前的速度，而右腳有一個(gè)相對(duì)軸向后的速度而右腳有一個(gè)相對(duì)軸向后的速度。假設(shè)我們的手不甩的話假設(shè)我們的手不甩的話，它們，它們對(duì)身體總角動(dòng)量就對(duì)身體總角動(dòng)量就沒(méi)有影響，沒(méi)有影響，于于是身體有了一個(gè)繞參考軸順時(shí)針旋轉(zhuǎn)的是身體有了一個(gè)繞參考軸順時(shí)針旋轉(zhuǎn)的角動(dòng)量。角動(dòng)量。根據(jù)角動(dòng)量定理，角動(dòng)量只要發(fā)生改變，就必須有力矩作用在根據(jù)角動(dòng)量定理，角動(dòng)量只要發(fā)生改變，就必須有力矩作用在系統(tǒng)上系統(tǒng)上。因此因此，腳底必須給身體一個(gè)讓其逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)的力矩，這是走路，腳底必須給身體一個(gè)讓其逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)的力矩，這是走路時(shí)身體受到外力矩的唯一方式。時(shí)身體受到外力矩的唯一方式。人在勻速人在勻速走路時(shí)，我們把走路時(shí)，我們

4、把Ta所所受的受的合力近似當(dāng)成為合力近似當(dāng)成為 0 。因此這。因此這個(gè)力矩就必須是由一對(duì)等大、反向的力產(chǎn)生，而這個(gè)力就需要個(gè)力矩就必須是由一對(duì)等大、反向的力產(chǎn)生，而這個(gè)力就需要由腳底板和地面有個(gè)相對(duì)的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)才能產(chǎn)生由腳底板和地面有個(gè)相對(duì)的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)才能產(chǎn)生。如果不甩手，腳底板就要承受很別扭的轉(zhuǎn)著搓地的運(yùn)動(dòng)。一般如果不甩手，腳底板就要承受很別扭的轉(zhuǎn)著搓地的運(yùn)動(dòng)。一般來(lái)說(shuō)人們?cè)谧呗窌r(shí)是不會(huì)選擇后者的。來(lái)說(shuō)人們?cè)谧呗窌r(shí)是不會(huì)選擇后者的。當(dāng)我們認(rèn)可了腳底不會(huì)去轉(zhuǎn)著搓地之后，人的身體整個(gè)就沒(méi)有當(dāng)我們認(rèn)可了腳底不會(huì)去轉(zhuǎn)著搓地之后，人的身體整個(gè)就沒(méi)有外力矩了，進(jìn)而有角動(dòng)量守恒并且等于零。外力矩了，進(jìn)而有角動(dòng)量守恒并且等于零。當(dāng)兩腿讓身體有順時(shí)針旋轉(zhuǎn)時(shí)，雙手就必須讓整體再有個(gè)逆時(shí)當(dāng)兩腿讓身體有順時(shí)針旋轉(zhuǎn)時(shí)，雙手就必須讓整體再有個(gè)逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)，即哪邊的腿往前邁，哪邊的手就必須往后甩，這樣才針旋轉(zhuǎn)，即哪邊的腿往前邁，哪邊的手就必須往后甩，這樣才能讓整體角動(dòng)量保持為零，這能讓整體角動(dòng)量保持為零，這就是人走路時(shí)習(xí)慣甩手的原因。就是人走路時(shí)習(xí)慣甩手