體重輕重的重力加速度是一樣的,所以在沒有摩擦力或是風阻這種非保守力的情況下,由位能轉成動能,速度應該是一樣的。不過單車一定有受到摩擦力,不然輪子不會轉,此時位能會轉換一部分到輪子的轉動動能上。
假定輪子的質量m都均勻分布在半徑R的輪圈上,則在無滑動條件下以V速度前進的輪子轉動動能為1/2*(mR^2)*(V/R)^2=1/2*m*V^2,所以如果光只是放輪子從坡道下滑下來
無摩擦力時:
mgh=1/2*m*V^2
有摩擦力時:
mgh=1/2*m*V^2+1/2*m*V^2 (轉動動能和質心移動動能)
所以在有摩擦力時,輪子一半的位能會消耗在轉動上,到坡底的速度會變得比沒轉動時來得慢
今假定單車加人總重為M,輪子重為m,半徑R,以能量守恆觀點來看
Mgh=1/2*M*V^2+2*(1/2)*m*V^2 (質心移動動能加兩個輪子轉動動能)
可以得到
V^2=2*Mgh/(M+2*m)
所以M越大時,m所造成的影響就越小,也就是分到轉動動能上對速度的影響就越小
=>僅考慮地面摩擦力的情況下,體重重的下滑速度快
剩下的都是錯誤觀念
如果不看風阻和其他因素
在地球上表面重力加速度永遠為G=9.8 m/S2〈我不會打平方〉
牛頓第二定律F(N)=m(KG)a(m/S2)
甲人受力:60X9.8=588 N 此為合力向下
乙人受力:80X9.8=784 N 此為合力向下
在斜面上 a=G x sinθ(以下為證明)
甲人受到與斜面30度平行之力(F) 為 588X sin30 = 294 N
甲人受到與斜面30度平行之力(F) 為 784X sin30 = 392 N
甲人所受之平行加速度(a) = F/m=294/60=4.9m/S2
乙人所受之平行加速度(a) = F/m=392/80=4.9m/S2
由以上公式可證明在光滑斜面 物體加速度為G sinθ
圖一
角1=角4證明 (角3角2為直角)
角1+角5=90度
角4+角6=90度
角5=角6 (對頂角相等)
所以 角1=角4
圖二 (邊長為 3 4 5 )
為只考慮摩擦力和重力兩項因素
動摩擦力為 Fk = uk X N
此設粗糙斜面動摩擦係數為1/4
N 為物體給斜面之正向力為mgcosθ (角2為θ)
則Fk = 1/4 x mgcosθ
甲人所受摩擦力:88.2
乙人所受摩擦力:117.6
人在斜面上所受合力為平行斜面力 - 摩擦力 =mgsinθ - mg uk cosθ
甲人所受合力為470.4-88.2=3882.2
乙人所受合力為627.2-117.6=509.6
牛頓第二定律 F=ma
甲人平行斜面加速度a=F/m=382.2/60=6.37
乙人平行斜面加速度a=F/m=509.6/80=6.37
證明不論在光滑斜面或粗糙斜面上加速度兩者恆相同
跟輪子的轉動慣量沒差
不要亂說
是這個原理嗎???
15151515~



























































































