助跑为什么能让人跳得更远?
2023 年世界田径锦标赛于 7 月 17 日在国外尤金开赛,在男子跳远决赛中,我们选手王嘉男以8.36 米的成绩摘金。如果细心观察,你会发现跳远运动员通常会在长度不小于 40 米的跑道上助跑一段距离才会起跳。
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你知道这是为什么吗?
原来这是利用了人体的惯性。
当物体不受外力作用时,静止的物体将一直保持静止状态,而运动的物体也会以不变的速度,一直运动下去。也就是说,一切物体都有保持原来运动状态不变的性质,这种性质叫做惯性。
比如秋千在摆到最高点时,如果所有外力都突然消失,它就会保持静止状态,速度为零。在公路上加速行驶的汽车,如果所有外力都消失,汽车就会保持外力消失时的速度,并做匀速直线运动。在跳远比赛时,运动员通过助跑获得了更大的起跳速度,运动员起跳后身体由于惯性还会保持较大的速度向前运动,所以会跳得更远。
在地球表面,物体由于受到摩擦力、空气阻力,所以移动速度变得越来越慢(通常最后会变成静止状态)。这种现象误导了许多古代学者。亚里士多德就认为,在宇宙里,所有物体会处于固定不动的自然位置,只有当施加外力时,才会移动。直到几百年前,伽利略通过一系列的思考,才意识到了亚里士多德的观点是错误的。
伽利略设想了很多组对立摆放的斜面,让小球可以在每对斜面之间来回运动。他认为,如果一切接触面都是光滑的,一个钢珠由静止状态,从斜面的某一高度下滑,那么它必定要到达对面斜面上和开始下落时相同的高度才会停下来。如果把斜面放平缓一些,也会出现同样的情况。如果斜面变成水平面,则钢珠由于回不到原来的高度,就会一直运动下去。
牛顿总结了伽利略等人的研究成果,概括得出牛顿第一定律,即惯性定律:一切物体在没有受到力的作用时,总保持静止状态或匀速直线运动状态。
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惯性在生活中有很多应用。锤子的锤头变松了,人们常用撞击锤柄下端的方法,使锤头紧套在锤柄上。这是因为锤柄突然停止时,锤头由于惯性会继续向下运动,这样锤头就会牢牢地套在锤柄上了。通过拍打窗帘可以清除它上面的浮灰,是因为窗帘因受力会改变运动状态,而灰尘由于惯性还要保持原来的运动状态,所以灰尘就从窗帘上脱离了。
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