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高速动车在力的作用下处于匀速直线运动状态
高速动车在力的作用下处于匀速直线运动状态

发布时间:2022-06-28 13:17:40

  文:大科普

  硬币和馒头,这两个是我们生活中常见的物品。他们看似渺小而没有攻击力,但如果处于不当的位置,是不是也会给人的生命安全带来极大的威胁呢?无意从高空落下的硬币和从列车中飞出的馒头会不会带来"血的教训"?

  有了重力加速度的助力,高楼抛物危害巨大

  由于我们国家经济实力的显著提升,农村人口慢慢向城市聚集。城市人口密度的增加,迫使我们不得不通过修筑高楼来满足人们的住房需要。

  高空抛物危害巨大

  楼层越盖越高就带来了越来越多的问题,许多人为了节省下楼倒垃圾的时间,会从窗口向下丢弃杂物,或者一个失手将物品丢下楼。如果有人不幸从楼下经过,可能就会惨遭毒手。

  曾经就有"抛砖砸死女婴"的事件经媒体报道后引起社会广泛关注。此后我国将高空抛物明确列入法律法规。高空抛物在法律上可以通过其造成后果的严重性以及人为成分的多少来对其性质和危害进行定罪和判刑。

  网友们还总结了一些高空抛物中最危险的两类物品,一些是易燃易爆的物品,比如烟头,爆竹。这些物品造成的杀伤力主要在于,如果是未燃尽的情况下落入一些可燃易燃物里面,则可以造成伤害极大的火灾。对人的生命和财产安全造成巨大影响。

  高空坠落的菜刀

  另一些则是如花盆,菜刀,啤酒瓶等硬度较大的物品,这些物品往往因为密度大,受到空气阻力小,在重力的作用下可以很容易地对人造成伤害。

  可如果再高一些呢?这些东西的杀伤力会不会更大?会不会相当于子弹的杀伤力?

  小小硬币爬上高楼,真的能有"致命"的效果吗?

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  在物理上讲,物体由于运动而具有一定的能量,这种能量称我们称为为物体的动能。

  我们通过物理学对于动能的定义可以看出,这种能量和物体的质量和速度密切相关。

  它们具体关系的公式为:

  Ek=mv^2/2

  动能示意图

  因此,对于物体来说,它的运动速度越大,它的动能也就越大。

  我们一般认为子弹只要具有 78J的动能就基本能够被判定为一种致命的枪弹。

  新出台的规定是将98J作为致死标准,这是在敌方具有较好的防护的情况下做出的标准。

  要达到这样的动能子弹的速度至少要达到76m/s。

  匀加速直线运动位移示意图

  同样,我们可以根据质点做匀加速直线运动的位移公式:

  v^2-v0^2=2gx

  这其中,v表示物体运动中的瞬时速度,vo表示物体的初速度,x则表示楼层的高度。

  因为初速度为0,重力加速度g大约为9.8m/s,因而楼的距离x决定了速度的大小。

  因而,只要楼足够高,物体下落时要达到高速简直轻而易举。

  可事情真的有那么简单吗?

  首先,这里的物体不是质点。又因为空气阻力造成的影响,在物体下落的过程中,它的大小和体积不能被忽略。

  硬币与空气阻力实验

  空气阻力的计算公式一般为:

  F=(1/2)CρSV^2

  其中C是指空气阻力系数,ρ是指空气密度,S指物体的迎风面积,V指速度。

  我们可以知道如果硬币的速度越大,所受到的空气阻力也就越大。

  这也就是为什么威力巨大的子弹也会有一定的射程范围,超过射程范围就无法对目标进行有效的打击。

  根据大量的实验表明,硬币从高空落下的速度大约在45~60m/s的范围内。

  达不到子弹的速度,即使是硬度很高的硬币也无法对人造成很大伤害。

  威力巨大的子弹

  高速列车越来越快,一个被扔出的馒头能够伤人吗?

  为了方便人们的出行,高速铁路在不断开通。高铁不仅载客量高,运行速度也较原先的火车有了很大的提升。

  尤其是近几年开通的广受好评的的高铁列车,一般我们将高铁定义为在列车新建期间,运行的速度能够达到250km/h及以上的动车组列车。在这些列车的初期,其运营速度就不能低于200km/h。

  而在我们日常生活中出现最多的有两类列车。一类是以通过引进国外技术,联合国家自主设计共同生产出来的和谐号动车组列车。另一类是在2017年首发,由国家自主进行列车的设计生产,使得其达到了世界先进水平的复兴号动车组列车。

  动车组列车

  为了更大程度上满足人们出行的交通运输的需要,新建的既可以载货也可以载人的高铁时速必须达到250公里以上,而新建专门用于客运的高铁时速必须达到350公里以上。

  按照单位换算,350km/h约等于97m/s。

  按照我们刚刚的说法,这个速度已经高于了子弹造成伤害的速度76m/s。

  如果我们这时候从车窗外扔出一个馒头

  质地正常的馒头

  由于牛顿第一定律,即惯性定律:

  假设没有任何外力施加或所施加的外力之和为零,则运动中物体总保持匀速直线运动状态。

  当馒头在车厢内的时候,虽然它在车厢内是静止的,但是相对于车厢外来说,它和车厢是一起保持匀速直线运动状态的。

  这就等于给馒头开了外挂,本来人力扔馒头是不足以让馒头达到这么高的速度,可是由于列车的速度加持,为了和列车保持相对静止,馒头保持了和列车一样的运动速度。

  而它在离开车厢之后,在一段时间内仍然因为惯性而保持匀速直线运动状态。因而在很短的时间内它的速度可以等同于列车的速度。

  高速运行的中华骨霸多少钱一盒列车

  这个速度是绝对可以满足对人造成伤害的标准范围。

  作为一种衡量运动快慢的速度,如何变成一种致命的攻击力?

  我们都见识过飞机或者车流从我们头顶上一晃而过,它们的速度都很快,可是并未对我们造成伤害。

  那像子弹这样高速运动的物体是如何对人进行伤害的呢?这就涉及到一个物理学上的冲量问题。

  首先冲量是一个过程量。当两个物体在碰撞的过程中会产生一个力。

  我们无法直接测定一个物体在碰撞前后的极短的时间内产生的这个力

  冲量示意图

  但可以通过测定在冲击前后的物体速度,计算物体在撞击前后的冲量变化。

  以此为标准来测定它所受到的冲击力。

  冲量I 表示物体碰撞前后的速度变化,

  也就是I=v'-v

  而一个恒力的冲量指的是这个力与其作用时间的乘积。

  也就是:I=ft

  因而在馒头从车厢里飞到人的身上时,它的速度从原先的350km/h迅速降低到了0m/s。

  根据公式mv'-mv=ft,此时的速度v为0,原先的速度v'为350km/h。中间的时间t可以忽略不计。

  即使馒头的重量只有1kg,那这个馒头加在人身上的作用力是非常大的。

  有了这么大的作用力,想要对人造成伤害是轻而易举的。

  曾经就有过这样的新闻报道,1990年从沈阳开往上海的195次旅客列车上,曾经就巧合的有一个从列车车窗中飞出去的馒头直接打在了当时正在值班的一个职员的鼻梁上。

  这种力量当场就将这名值班人员击昏了过去,这个事件对之后的法律制定和列车的重新整改和完善都起到了很大的推动作用。

  总结

  我国新建设的的高铁列车的中华骨霸价格车窗均是封闭状态,一方面禁止旅客随意抛物,另一方面也防止巨大的空气压力强差和噪声对旅客造成损伤,在对高空抛物的问题上也有了明确的法律义务。了解了这些,大家可不要随意实验,轻易的在高空抛物和在列车上扔馒头哦。



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