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小木虫论坛-学术科研互动平台 » 专业学科区 » 物理 » 基础物理 » 已知物体质量及位移，求初始时刻的瞬间力。
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zhj_insomnia

铜虫 (小有名气)

[求助] 已知物体质量及位移，求初始时刻的瞬间力。

已知一个瞬间的水平力，我想求物体的水平移动距离。
条件是这样的，我想让一个0.2KG的圆球（可以视为质点），在距离地面1米高的地方，水平发射出去，g可以取10，我想知道至少需要施加一个多大的瞬间的水平力（力只在球静止的时候瞬间作用，当球开始移动的时候力就消失了），可以让小球移动至少20m远。落地之后的滚动不算，以第一落点为准。
求计算公式及过程，如果少已知条件，那么还需要什么？
好像如果忽略一切摩擦、风速等因素，是不是理论上球就一直飞了，直到落地为止？那么是不是就变成1m高的小球0速度垂直下降所用0.44s就是球的飞行时间了，然后就变成0.44s要飞20m，已知时间，就变成45.45m/s的速度了？那力和速度的关系是什么样的？我记得力和加速度有关，和速度无关啊？
在这种很粗略的计算，我可以忽略空气阻力等因素的影响么？


以下是另外一个相关的问题，如果能回答会额外给金币。
如果该力是由电磁铁提供的，请问需要什么样的电磁铁，什么型号，到哪里能买到。


之前有直接用电磁铁做的模型，第一个电磁铁可以提供75N的力，但是推动速度太慢，并且我严重的认为销售给我的商家欺骗了我，它实际上只能将一个小米的充电宝推出到最大行程的位置，连1mm都推不出去。
第二次选了一个某宝上面的一个游戏机，叫大炮乐园，里面是用电磁铁发射木质的球形炮弹，击打得分牌的大型投币式游戏机。买了之后回来拆出来一个电磁铁，经过试验之后发现，它的有效射程大概只有1.5米远，远远达不到我的标准。
我现在就是想用电磁铁，将一个质量为0.2kg的小球，在距离地面1米左右的位置，射出15到20米远，这种方案可行么？
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1楼 2015-10-23 12:55:20
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w花满楼w

木虫 (小有名气)
瞬间也应该有个时间短吧，Ft=mv-0，冲量定理
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2楼2015-10-23 16:00:28
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zhj_insomnia

铜虫 (小有名气)
引用回帖:
2楼: Originally posted by w花满楼w at 2015-10-23 16:00:28
瞬间也应该有个时间短吧，Ft=mv-0，冲量定理

只能用动量定理么？有没有其余的方法计算？
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3楼2015-10-23 21:58:11
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铸剑人

金虫 (正式写手)

【答案】应助回帖

★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★
感谢参与，应助指数 +1
zhj_insomnia: 金币+10, ★★★很有帮助 2015-10-26 08:01:39
你所说的在短时间内完成，意味着t很小，F必须很大才能提供你所需要的水平速度，你可以让时间稍微长一点。可以考虑强磁体，我们实验室有个强磁体，用手搬都搬不动~~另外你所说的“1m高的小球0速度垂直下降所用0.44s就是球的飞行时间了，然后就变成0.44s要飞20m，已知时间，就变成45.45m/s的速度了”在不考虑摩擦的时候是没有问题的，但是因为阻力太大，所以必须考虑新的轨迹方程【参见理论力学】。这个速度只能大不能小，假设是50m/s,根据楼上说的动量定理，假设在下降时间0.44的百分之一内给其动量，意味着F=mv/t=0.2*50/0.44*100=2272N=0.23吨物质所产生重力，差不多一个小汽车了吧。lz觉得可行吗？唯一的解决方案是增大水平加速时间，
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zhj_insomnia
绝尘。
4楼2015-10-25 09:59:14
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lvweizhong

铜虫 (著名写手)
理论上讲，有质量的物体就有惯性，其受力加速是个积分过程，要想让其在瞬间达到某速度（哪怕是很小的速度），施加的力必须是个冲击量，而冲击量貌似只存在于理论抽象中，现实世界没有无穷大的冲击量，所以要达到目的，就要放弃瞬间，允许作用一段时间……

发自小木虫Android客户端
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5楼2015-10-25 11:43:05
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peterflyer

木虫之王 (文学泰斗)

peterflyer

【答案】应助回帖

★ ★ ★ ★ ★
感谢参与，应助指数 +1
zhj_insomnia: 金币+5, ★有帮助 2015-10-26 08:02:28
落地时间T=sqrt(2*H/g)=sqrt(2/10）=1／sqrt(5) 秒
此时间里飞行20m,速度v=20／（1／sqrt(5))=20*sqrt(5)  m/s
假设力F对球的作用时间为t, 则
F*t=m*v, 再假设作用时间0.01s
F=0.2*20*sqrt(5)/0.01=400*sqrt(5)  N

[ 发自手机版 http://muchong.com/3g ]
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6楼2015-10-25 12:24:51
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mygt_hit

专家顾问 (职业作家)

【答案】应助回帖

★ ★ ★ ★ ★
感谢参与，应助指数 +1
zhj_insomnia: 金币+5, ★有帮助 2015-10-26 08:03:22
瞬间作用的话就是动量定理了，适当延长时间，降低对瞬间力度要求。
我有个想法，参考枪的原理，在一段较长距离上一直加速，只要出口速度达到要求就可以。
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知其然，知其所以然。
7楼2015-10-25 12:38:49
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mygt_hit

专家顾问 (职业作家)

【答案】应助回帖

引用回帖:
7楼: Originally posted by mygt_hit at 2015-10-25 12:38:49
瞬间作用的话就是动量定理了，适当延长时间，降低对瞬间力度要求。
我有个想法，参考枪的原理，在一段较长距离上一直加速，只要出口速度达到要求就可以。

抱歉，更正一下，枪管分滑膛枪和线膛。线膛的作用是保持弹道稳定，用滑膛线使得子弹旋转以保持运动发方向、增加射程。这也是方案之一，比较复杂。
我想表达的意思是在一段较长距离上持续加速，也可以达到较高的速度。
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知其然，知其所以然。
8楼2015-10-25 12:46:42
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zhj_insomnia

铜虫 (小有名气)
送红花一朵
引用回帖:
4楼: Originally posted by 铸剑人 at 2015-10-25 09:59:14
你所说的在短时间内完成，意味着t很小，F必须很大才能提供你所需要的水平速度，你可以让时间稍微长一点。可以考虑强磁体，我们实验室有个强磁体，用手搬都搬不动~~另外你所说的“1m高的小球0速度垂直下降所用0.44s就 ...

如果被发射的物体不是规则的坚硬物体，有什么好办法可以增加时间的么？

[ 发自手机版 http://muchong.com/3g ]
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9楼2015-10-26 07:57:01
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