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小木虫论坛-学术科研互动平台 » 专业学科区 » 物理 » 理论物理&天文 » 【求助】奶酪蛋糕问题
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heinstein

金虫 (小有名气)

[交流] 【求助】奶酪蛋糕问题

当一块奶酪蛋糕落地时,总是奶酪先着地,为什么呢?
力学解释是和重心有关,奶酪蛋糕重心总在奶酪上,落地时重心总是离地面最近那一面.这里就有一个问题,对于任何一个不规则物体,其下落时总是重心离地面最近那面向下.但是我们知道,当一个物体在自由下落时(不计空气阻力),它只受到重力场作用,而由机械能守衡,重力势能都转化为物体的动能了,而物体下落速度是与质量无关的.那么当一个物体在重心不是离地面最近的情况下自由下落,它在下落过程中会转动而使重心离地面最近.
问题就在此:是什么力让物体转向的呢?或者说物体获得转动的能量从哪来的(物体内力是不能改变整体的,由热力学第二定律)?

[ Last edited by ddx-k on 2008-12-21 at 12:46 ]
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1楼 2008-09-24 12:52:00
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BUSKIN

木虫 (小有名气)
★ ★ ★
zt970831(金币+3):感谢您的交流
首先是奶酪先着地我觉得说法不对，这个应该有个前提条件，就是有个让他旋转的力矩才行。
其次回答你的问题，是重力让它转的，不同部分的重力相对于几何中心有个力矩，所以会转。 能量是由重力势能提供的，所以说这样的话你的能量守恒就应该是
                       mgh=1/2mv*v + 1/2Iw*w
就是说能量分成质点运动和整个物体的转动。
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2楼2008-09-24 13:49:45
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heinstein

金虫 (小有名气)
产生力矩的条件是受力不同,但在自由下落中物体是失重的,参考系等效,重力从何作用,
另外,确实总是奶酪先着地的,不信你试试呢
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3楼2008-09-24 14:06:16
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BUSKIN

木虫 (小有名气)
失重是指的是质心运动 如果你不能把整体看成一个点 那么这个就不能成立
至于奶酪问题 如果它始终处于上层就不会先着地 就是说你的底面够大 这个蛋糕不翻转就可以了
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4楼2008-09-24 14:55:06
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123456wbm

铜虫 (初入文坛)
一块奶酪蛋糕落地时,''总是"奶酪先着地吗???
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道者，圣人行之，愚者佩之。
5楼2008-09-24 16:54:18
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heinstein

金虫 (小有名气)
这和是否质心运动无关,只要自由落体就失重,
至于低面够大,那重心就不在奶酪上了,
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6楼2008-09-24 17:27:20
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wusonglin

银虫 (小有名气)
★ ★
zt970831(金币+2):感谢您的交流
为什么转动大家都讨论了，我说一下能量的来源。
如果我们把奶酪和蛋糕看成两个独立的部分，用奶酪的重力势能改变，减去蛋糕的重力势能改变就是这个能量的来源。（奶酪的质量一定要大于蛋糕的质量，不然不会有反转出现了、）
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7楼2008-09-25 12:34:45
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wusonglin

银虫 (小有名气)
对了，还有啊，两个部分的重心一定不可以是在的连线一定不可以竖直向下，不然也没有反转，因为没有力矩.
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8楼2008-09-25 12:36:21
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heinstein

金虫 (小有名气)
旋转必然会产生速度差,也就是在下落过程中物体各部分速度会不同,但根据牛二定律,自由落体中物体的加速度都一样,那速度差是如何产生的呢?
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9楼2008-09-25 14:56:33
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wusonglin

银虫 (小有名气)
楼上说的是质心，系统内力要计算在内的！
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10楼2008-09-25 18:18:50
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