回"力拔山河"的問題


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留言者 黃福坤 於 October 31, 1997 at 13:27:57:

來信原文如下:
>Subject: I have a question?
>Date: Thu, 30 Oct 1997 21:29: 26 +0800
>From: "JACK(TAIWAN)"
>To:
>
>TO黃福坤教授;
>  此次的"力拔山河"使人斷臂的原因為何呢 ?而且,在繩子斷掉的同時
>  繩子突然釋放的力又有多大呢?還有在如此眾多民眾的拉力下,繩子所需承受的
>  張力又有多大呢?AND我在報章雜誌上看到一篇描述說:<因為在如此強大的拉力下
>  同時所產生的"反作用力"使得陳水扁市長在繩斷後,也感到"胸口不適 ">此段敘述
>  是否正確呢?又其原因為何?
>                       高市道明高中學生 俊傑  86/10/30

當我們施力於一物體時,由於想改變物體的運動狀態(或形狀)。
而物體想維持原有運動狀態(或形狀),因此產生一相同大小的 反作用力(反抗外力對它的作用)
當大家合力拉繩子時,每個人所受的『反作用力』也就是本身對繩子的『拉力』。
繩子不會特別『認人』,將所有人所施的力量特別轉移到特定的人身上。

當眾人在拉繩子時,由於繩子本身的延展性(猶如彈簧一般),
所施的力 F 乘以 伸長量 d 便是所儲存的能量。
而繩子所產生的張力,在還未斷掉前 便是眾人對繩子的拉『力』。
當繩子斷掉的同時,所儲存在繩子內的能量釋放成為動能(因為繩子想恢復成原來的形狀)。
這些動能使的繩子以高速度運動。
當繩子以極高的速度,打到手臂時,手臂與繩子接觸的地方會因為碰撞而獲得動量。
(而動量隨時間的變化便是力)。於是朝繩子原來運動方向飛奔而去,
但手臂未接觸到繩子的地方,由於『慣性』該部位並不會移動。
於是手臂接觸繩子的地方往前飛去,留下斷掉的手臂(以較小的速度離開身體)。
手臂飛出去的部位由於與附近身體組織間的結構,飛出去期間也會施加作用力於手臂上,
因此手臂也會運動但相對速度小很多。

並不適宜說 繩子斷掉時,釋放出多大的力。
所釋放的『能量』是一定的,這些能量使繩子與物體接觸時,所產生的力會因為物體的不同,(碰撞)
產生不同的『動量變化』,而有不同的『力』。

當繩子斷掉時,很多人因為拉繩子所施的力,突然失去繩子張力的平衡
(此時所拉繩子一端系統的合力便是眾人的拉力),於是讓眾人產生加速度
(上半身)向後方加速,又腳頂著地面,於是形成力矩而轉動(倒下)。
當倒下撞到地面時的碰撞又產生動量變化,便是所受到的撞擊力。
當身體外部撞到地面時,體內的內臟仍然繼續運動產生擠壓於又發生動量變化,便形成所謂內傷。

以上回答希望你滿意。
同時問你一個問題:

1. 甲乙兩人面對面各以F 的力拉著繩子時,繩子的張力是多少?
2. 若將繩子一端固定在牆上,甲以 F 的力拉繩子,此時繩子的張力又是多少?



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