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认识千克米

时间:2022-02-14 理论教育 版权反馈
【摘要】:很多人认为这样来定义功的单位是相当详尽的,如果再强调一下提升是在地面上进行的,那简直太全面了。其实炮弹走到炮口时已经具有了速度,而这个速度在发射前并不存在。这充分证明,本节开头提到的对千克米的定义是不准确的,这样的定义将这么大的一部分功未计在内。千克米就是在地球表面将原本静止的1千克物体提升到1米的高度所做的功,该物体被提升后的速度不会发生变化。

“千克米是什么?”

“把1千克的物体提高到1米的高度所做的功就是千克米”,人们总会这样说。

很多人认为这样来定义功的单位是相当详尽的,如果再强调一下提升是在地面上进行的,那简直太全面了。但如果你也认同这样的定义,我希望你能看看下面这个问题,这是由30年前一位著名的物理学家在一本数学杂志上提出来的:

“一门大炮垂直向天空发射出一枚重1千克的炮弹,已知炮膛长度约为1米,火药气体的作用只在1米距离内有效,由于炮弹行程中的其余气体压力均为零,所以这些气体只做了1千克米的功,也就是把炮弹提升到了1米的高度,但大炮所做的功是否只有这么一丁点儿呢?”

如果事实的确如此,那就根本没火药什么事儿了,我们用手也能把炮弹向上抛1米高,可见,这个计算中存在错误,但错误在哪里呢?

当我们研究所做的功时,忽略了它的主要部分。其实炮弹走到炮口时已经具有了速度,而这个速度在发射前并不存在。火药气体所做的并非仅仅是把炮弹位置提高了1米,它在把炮弹位置提高了1米的同时,还给了它一个非常大的速度,这个速度能够告诉我们到底有多大的功被我们忽略掉了。假设火药给予炮弹的速度是600米/秒(即60000厘米/秒),那么对于质量为1千克(即1000克)的炮弹来说,它的动能为:

那么炮弹存储的动能为18000千克米。这充分证明,本节开头提到的对千克米的定义是不准确的,这样的定义将这么大的一部分功未计在内。

用下面的语言描述千克米应该就让人很清楚了:

千克米就是在地球表面将原本静止的1千克物体提升到1米的高度所做的功,该物体被提升后的速度不会发生变化。

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