大家好,今天小编关注到一个比较有意思的话题,就是关于取小球科学探索的问题,于是小编就整理了1个相关介绍取小球科学探索的解答,让我们一起看看吧。
小球1米高度自然下落,掉在无弹性平面上,什么条件时可反弹最高?
小球的反弹高度与直径无关,与两者的材料有关。小球从高处落下,势能转化为动能和小球和地板的弹性能。小球的反弹高度,就与小球和地板分到的弹性能有关,这个弹性能与材料常数——弹性模量有关。弹性模量越高,获得的弹性能就越小,反弹的也就越高。下面我简单计算一下。
取小球半径0.1m,地6*6*2m。为了缩短计算时间,模型均***用1/4对称模型。在小球与地面的撞击过程中,势能转化为小球和地面存储的应变能。对于小球来讲,应变能仍然属于自己的能量,没有丢失。真正丢失的能量是传递给地面的应变能,也正是这个原因,每次撞击,小球反弹的高度都会降低。因此,小球模型***用刚体模型,即忽略小球的应变能,这样可以加快计算过程。小球密度7800kg/m3,是钢材。
地面***用的是钢材料,密度7800kg/m3,弹性模量200GPa,泊松比0.3,忽略塑性变形。尽管忽略了材料的塑性,但是地面的弹性恢复能无法及时全部传递给小球,因此小球丢失了一部分能量。
自由落体反弹的过程,总体上可分为:1)下降阶段,2)撞击阶段,3)反弹阶段。然后再不断地重复上述三个过程,直至能量耗尽。
1)下降阶段
***设小球从高度1m开始自由落体,在这个高度下,空气阻力可以忽略。那么落地速度和时间可根据能量守恒计算:落地时间约0.452s,落地速度约4.427m/s,g取9.8m/s2。这两个参数跟小球自身的重量没有任何关系。
2)撞击阶段
谢谢邀请
目前刚好在研究材料属性,正好可以回答这个问题。
探究这个问题,使用最基本的原理就是能量守恒定律。碰撞过程中那一种材料损失的能量少,反弹就是最高的。
我们不考虑球下落反弹过程中空气摩擦导致的能量损失,那么可能损失能量的地方就是和地板碰撞的时候。这里地板两个最关键的两个属性决定了碰撞时能量损失的比例,即材料的弹性和塑性。
弹性:
在物理学和机械学上,弹性理论是描述一个物体在外力的作用下如何运动或发生形变。在物理学上,弹性是指物体在外力作用下发生形变,当外力撤消后能恢复原来大小和形状的性质。在固体力学中弹性是指: 当应力被移除后,材料恢复到变形前的状态。线性弹性材料的形变与外加的载荷成正比,此关系可以用线性弹性方程,例如胡克定律,表示出来。
塑性:
是指在外力作用下,材料能稳定地发生永久变形而不破坏其完整性的能力。对大多数的工程材料,当其应力低于比例极限(弹性极限)时,应力一应变关系是线性的,表现为弹性行为,也就是说,当移走载荷时,其应变也完全消失。而应力超过弹性极限后,发生的变形包括弹性变形和塑性变形两部分,塑性变形不可逆。
弹性不会导致能量损失,而塑性会导致碰撞能量损失。因此,地板弹性越好,反弹越高,如天然橡胶地板反弹最高。
到此,以上就是小编对于取小球科学探索的问题就介绍到这了,希望介绍关于取小球科学探索的1点解答对大家有用。