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  • 1 # 科普最靠譜

    筆者/小華

    以抖繩子為例,我認為首先要做兩個假設。

    第一個假設:

    繩子的波動從空氣的阻力傳播到空氣。這個假設實際上不能成立。

    另一個假設:

    假設繩子在真空中搖晃。第二個假設假設繩子不受重力影響,這個假設也不能成立。

    我們只能想象在沒有重力的地方扔下繩子。

    以這兩個假設為前提抖動繩子是繩子的波動狀態還是阻尼振動?這個問題很重要。

    如果是阻尼振動,是什麼引起了這種阻尼的存在?如果不是阻尼振動,繩子上粒子的振動和繩子的波動怎麼樣?

    首先,假設不是阻尼振動,將繩子的抖動點設定為座標原點。粒子運動類似於簡單的共振,透過粒子和粒子之間的作用力和反作用力,粒子將能量和運動傳遞給相鄰粒子,粒子將能量和運動傳遞給相鄰粒子。在這個傳播過程中,不會發生能量損失,只會發生能量的傳遞和移動,所以如果繩子足夠長,能量和運動可以無限遠地傳播,我們在粒子中抖動繩子的手沒有停止,所以能量和運動是不斷傳遞的,不是從粒子傳遞能量,而是擁有來源的礦泉水。那麼粒子就沒有能量了,粒子的運動也會停止。這不同於我們向水裡扔石頭,如果我們向水中扔石頭,粒子的震動沒有來源的礦泉水,那裡的震動很快就會停滯,這裡的震動向四面傳播,然後被空氣阻力和其他因素阻尼。到此為止,我感受到的第一種情況,已經分析過了。

    第二種情況,“在這兩個假設的前提下,繩子抖動,繩子的波動狀態或阻尼振動”,我們不能不問,是什麼耗散了能量?是繩子上其他粒子之間的摩擦嗎?把動能轉換成內能嗎?這個問題我還不能解釋,也不能用思維實驗解決,必須透過物理實驗驗證。總之,機械能未儲存的原因是機械能轉換為其他形式的能量,僅在動能和勢能之間轉換,應該具體分析把機械能轉變成什麼形式的具體問題。必須先考慮空氣阻力和重力。振動是微觀的,波動是宏觀的。粒子的微振動成為繩子宏觀波動的原因,它們之間有內在的必然邏輯關係。

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