假想解析:爱因斯坦的升降机原理
广义相对论的基本原理
广义相对论的基本原理爱因斯坦提出马赫原理、广义协变性原理和等效原理作为广义相对论的基本原理。
他采用弯曲时空的黎曼几何来描述引力场,给出引力场中的物理规律,进而提出引力场方程,奠定了广义相对论的理论基础。
1、1马赫原理狭义相对论完全废除了以太概念,即电磁运动的绝对空间,但却仍然没有对经典力学把绝对空间当作世界的绝对惯性结构的理由做出解释,也没有为具有绝对惯性结构的力学提供新的替换。
也就是说,惯性系的存在,对于力学和电磁学都是必不可少的。
狭义相对论紧紧地依赖于惯性参考系,它们是一切非加速度的标准;它们使一切物理定律的形式表达实现了最简化。
惯性系的这种特权在很长时间里保持着一种神秘性。
为了满足狭义相对论而修改牛顿引力(平方反比)理论的失败,导致了广义相对论的兴起。
爱因斯坦是出于一种哲学欲望才把绝对空间彻底地从物理学中清除出去的。
自一开始,狭义相对论就把惯性系当作一种当然的存在。
可能,爱因斯坦本来也不反对在狭义相对论基础上建立的引力论。
由此,爱因斯坦不得不超越狭义相对论。
在这一工作中,他十分诚恳地反复强调,他得益于物理学家兼哲学家马赫的思想。
爱因斯坦说:“没有人能够否认,那些认识论的理论家们曾为这一发展铺平了道路;从我自己来说,我至少知道:我曾经直接地或间接地特别从休漠和马赫那里受到莫大的启发。
” 爱因斯坦建立广义相对论的一个重要思想是认为时间和空间的几何不能先验地给定,而应当由物质及其运动所决定。
这个思想直接导致用黎曼几何来描述存在引力场的时间和空间,并成为写下引力场方程的依据。
爱因斯坦的这一思想是从物理学家和哲学家马赫对牛顿的绝对空间观念以及牛顿的整个体系的批判中汲取而来的。
爱因斯坦把这一思想称为马赫原理。
马赫原理早在17世纪就已经有了萌芽。
马赫的惯性思想包括四个方面的内容:(1)空间本身并不是一种“事物”,它纯粹是物质间距离关系总体的抽象。
(2)粒子的惯性是由这个粒子与宇宙中所有其他物质的相互作用造成的。
《广义相对论入门讲座》连载②——广义相对论的物理基础
个 装 有水 的桶 , 最初桶 和水 都静 止 , 水面 是平
的 ( 1 ) 然 后让 桶 以角速 度 ∞转动 , 图 . a 刚开始 时 , 水
1 )在 物 体 附 近 有 物 质 堆 积 时 , 的 惯 性 ( 它 质
量 ) 增加 . 应
未 被 桶 带 动 , 时 候 , 转 水 不 转 , 面 仍 是 平 的 这 桶 水
抛 弃 绝对 空 间 导 致 了一 个 新 的 困难 : 性 系如 惯 何 定 义 ?到 哪里 去找 惯性 系 ? 在 牛顿 理 论 中 , 性 系 被 定 义为 相 对 于 绝对 空 惯
间静 止 和作 匀速 直 线 运 动 的 参 考 系. 义 相 对 论不 狭 承认 绝 对空 间 , 上述 定义 不再 有效 . 个尝 试代 替 的 一 办法 是 利用 惯性 定律 来定 义 惯性 系 . , 义惯 性定 即 定
的参 考 系为惯 性 系 . 是 , 果 空 间一 无 所 有 , 们 但 如 我
根 本 无法 标记 和 区分 各 种运 动 , 何 坐标 系 都 建立 任
不起来.
6 2
大
学
物
理
第3 O卷
使 物理 系统 附加新 的效 应 , 而改 变 物 理规 律 的形 从 式. 惯性 力 有两个 特 点 :
名 的思想 实验 : 水桶 实 验.
牛顿 认 为 , 有 的匀速 直线运 动都 是相 对 的 , 所 我
们 不可 能通 过速度 来感 知绝 对空 间 的存在. 但是 , 牛
遥 远 星系对 加速 物 体 产 生 的一 种 类 似 引 力 的 效 应 . 爱 因斯 坦赞 同 马赫 的思想 , 它归纳 为 马赫原 理 : 把
告诉 我 们 , 切 惯性 系都 是平 权 的 , 可 能测 出相对 一 不 于绝 对 空 间 的运 动 速度 . 以 , 所 牛顿 的绝 对空 间和 绝 对 时间 的概 念必 须 放弃 . 存在 绝对 速度 , 切匀 速 不 一 直线 运 动都 是相 对 的 . 对 时空 的概 念 和 以太 一起 , 绝 被爱 因斯坦 抛弃 了.
现代文阅读Ⅰ(信息类文本阅读):归纳概括重要信息比较材料异同与侧重点课件2025年高考语文一轮复习
在认真总结多年来的研究工作的基础上,袁隆平终于认识到,后代不育性状的 不理想是亲本的亲缘关系太近造成的。后代产生变异的可能性与亲本的亲缘关 系呈正相关,即亲本的亲缘关系越远,后代产生变异的可能性就越大,不育性 状就越明显。于是一切都变得清楚了:下一步的工作即是寻找地理远缘或遗传 远缘的稻株,而在这些稻株中,野生稻或野生稻中的不育株作为亲本则是最为 理想的,它极有可能突破此前不育系选育的难关。“远缘杂交”技术路线的确 立,是袁隆平“三系法”杂交水稻迈向成功的关键性一步。随着雄性不育野生 稻(野败)在海南的发现,“远缘杂交”的技术路线得到证明,它不仅正确而且 完全可以实现。
(摘编自靳晓燕《太空授课,中国科普教育的新契机》)
材料三: 此次天地授课基于我国天链中继系统,也就是天链卫星系统,采用高速双
向音视频传输,以天地对话等互动情势开展,舱内采用多台高清摄像机通过中 继高速链路将高清视频实时传送至地面,地面上行两路高清图像送至舱内显示 器,从而实现双向视频传输。
王亚平通过一个大大的液晶屏幕能够清楚地看到孩子们的一举一动。这个 大屏幕就是外表与照明分系统的重要设备之一。外表与照明分系统是空间站系 统中最具有航天员参与特点的分系统之一,具备人机交互功能,能够为航天员 操作空间站提供交互及操作平台,同时为航天员在轨期间的工作、生活、出舱 活动、交会对接等任务提供环境照明,其显示、手控和照明等子系统使用的很 多器件和技术非常新颖、特殊且趋于相关技术领域前沿。
稻具有杂种优势,根据高粱、玉米杂种优势利用的成功经验,他将这种杂交思路 用于水稻物种上,由此提出了‘三系法’籼稻杂交路线”以及材料二“‘远缘杂 交’技术路线的确立,是袁隆平‘三系法’杂交水稻迈向成功的关键性一步。随 着雄性不育野生稻(野败)在海南的发现,‘远缘杂交’的技术路线得到证明,它 不仅正确而且完全可以实现”可以概括出:提供了杂交水稻的技术范式,推动了 遗传育种学的学科发展。根据材料三“推广杂交水稻,还促使中低产稻田的面貌 产生根本性变化,同时改变了农民对中低产稻田的种植评估观念”可以概括出: 推广了新型的种植模式,改变了农民对中低产稻田的种植评估观念。 【答案】 ①促进了食粮增产,提高了土地的经济效益与生态效益;②提供了杂 交水稻的技术范式,推动了遗传育种学的学科发展;③推广了新型的种植模式, 改变了农民对中低产稻田的种植评估观念。
爱因斯坦的升降机
爱因斯坦的升降机作者:方在庆来源:《科学文化评论》2015年第06期摘要广义相对论是人类历史上最伟大的智力成就。
本文基于相关的历史资料,按时间发展线索,试图厘清有关广义相对论历史起源的一些混淆。
爱因斯坦丰富的想象力以及天才的物理直觉是其取胜的关键。
没有任何人能撼动爱因斯坦作为广义相对论理论的奠基者地位,但如果没有格罗斯曼在数学方面的引导,诺德斯特勒姆等人在引力理论方面的挑战与竞争,尤其是他与希尔伯特在理论形成的最后冲刺阶段的相互角力,广义相对论的最终形成还要等待一些时日。
关键词爱因斯坦广义相对论思想实验升降机等效原理格罗斯曼希尔伯特2015年是爱因斯坦(Albert Einstein,1879-1955)广义相对论诞生100周年。
世界各地几乎每月都有包括学术研讨会、公开演讲和新书发布会在内的各种纪念活动,最后的高潮是11月30日至12月5日在广义相对论的诞生地德国首都柏林举办的《广义相对论一百年》(A Century of General Relativity)纪念研讨会。
中国的庆祝活动也不少,比如,中国科学院卡弗里理论物理研究所在2015年5月4日至8日就在北京举办了《引力与宇宙学国际会议暨第四届伽利略-徐光启大会》(The International Conference on Gravitation and Cosmology/The FourthGalileo-Xu Guangqi Meeting),来自世界各地的学者,就与广义相对论有关的各种议题进行了深入地讨论。
2015年也是国际光年(The International Year of Light)。
150年前,麦克斯韦(James C.Maxwell,1831-1879)向英国皇家学会提交了包含其著名方程式在内的一篇长文,将电磁和光统一起来,电磁理论正式诞生。
100年前,爱因斯坦将引力纳入相对论框架,同时继承并超越了牛顿(Isaac Newton,1643-1727)和麦克斯韦。
爱因斯坦等效原理例子 -回复
爱因斯坦等效原理例子-回复[爱因斯坦等效原理例子]:乘坐电梯体验等效引力一、引言(100字)爱因斯坦的等效原理提出了引力与加速度之间的等效关系。
本文将通过一个简单的例子来解释等效原理的概念,即乘坐电梯体验等效引力。
二、电梯上行(200字)想象你乘坐一部上行的电梯。
当电梯开始上升时,你会感到一种向上的加速度。
这是因为电梯对你的身体施加了一个向上的力,使你产生了一种想要向下运动的惯性。
从等效原理的观点来看,这种上升的感觉可以等效为地球上的引力场。
当你站在地面上时,地球对你产生了向下的引力,你感到自己被“拉”向地面。
同样,在电梯上升的时候,你感到被“拉”向上方。
三、电梯下行(300字)如果电梯开始下降,你会感到一种向下的加速度。
这意味着电梯对你的身体施加了一个向下的力,使你产生了一种想要向上运动的惯性。
这种感觉可以等效为地球上的引力场。
你可能会疑惑,为什么在电梯时,感受到的拉力的方向与在地面上感受到的引力的方向相反。
实际上,这是由于惯性力和引力力的叠加效果所致。
当电梯下降时,你感到自己被“拉”向上方的原因是,惯性力与电梯下拉力的合效果与地球上的引力力方向相反。
四、电梯内自由落体(400字)假设电梯的支持系统发生故障,使得电梯整个自由下落。
这种情况下,你会感到一种失重的状态,就好像你在太空中一样。
你将会发现,所有物体(包括自己)在电梯内部都会浮起来,并且没有重力作用。
根据等效原理,这种自由下落状态可以等效为在地球上下的自由落体状态。
当你在地球上自由落体时,你将会感到失重,因为地球上的引力被抵消,与电梯内自由落体时的状态相似。
五、结论(200字)通过乘坐电梯的体验,我们能够更好地理解爱因斯坦的等效原理。
等效原理表明,重力的作用可以等效为非惯性系中的加速度。
当我们感受到电梯上升或下降时的加速度,我们在体验其实是等效于地球上的引力。
等效原理的重要性不仅仅在于理论物理学的发展,它还有实际的应用,如航天技术和天体物理学的研究。
爱因斯坦等效原理例子 -回复
爱因斯坦等效原理例子-回复爱因斯坦等效原理例子- 一个有趣的思维实验引言:爱因斯坦等效原理是现代物理学中的一项重要理论。
这个理论认为,加速度和重力场是完全等效的。
也就是说,在一个加速的封闭系统内部,物体的运动方式和在一个重力场中的运动完全一样。
这个原理是爱因斯坦广义相对论的基石,它不仅在理论上深化了我们对空间和时间的理解,也在实践中产生了许多重要的应用。
在本文中,我们将通过一个思维实验来进一步深入理解爱因斯坦等效原理。
实验一:升降电梯设想一个封闭的电梯,内部没有任何窗户或其他可见物。
我们让这个电梯以一定的加速度向上运动。
在这种情况下,电梯内的人感觉到自己的体重增加了,就好像受到了额外的重力。
实际上,这是因为在一个加速度相对于地球引力的参考系中,人的质量似乎增加了。
人的行走和运动方式与在重力场下的行走完全一样,这支持了爱因斯坦等效原理。
实验二:自由下落接下来,让我们考虑一个人在自由下落的情况下。
通过一辆跳伞运动员的视角,我们可以发现当他们从飞机上跳下时,他们会感受到一种失重的感觉。
事实上,他们的体内的每个组分都在地球引力下加速下落,所以他们的整个身体都会同样地向下加速。
这种情况又支持了爱因斯坦等效原理,即质量和重力的等效性。
实验三:时空弯曲最后,我们要考虑的是一种离奇的情况:太空船上的时间相对于地球上的时间流逝得更慢。
假设我们有两艘完全同构的宇宙飞船,一艘停留在地球上,另一艘以近乎光速的速度飞行。
当后者返回地球时,发现地球上的时间已经过去了很多年。
这反映了时间和空间在大质量物体周围的弯曲,进一步证明了爱因斯坦等效原理。
结论:通过上述的思维实验,我们可以看到爱因斯坦等效原理在不同的情况下的应用和证明。
它帮助我们理解了质量、时间和空间的关系。
利用等效原理,我们可以更好地理解引力和物体运动的机制,以及更好地解释宇宙的奥秘。
同时,该原理也在现代科学和技术中有许多实际的应用,例如全球定位系统(GPS)就是建立在等效原理的基础上的。
爱因斯坦等效原理例子 -回复
爱因斯坦等效原理例子-回复爱因斯坦等效原理例子: 电梯实验引言:爱因斯坦的等效原理是他相对论的重要基础之一。
该原理认为在惯性系中,受到重力和加速度作用的物体具有相同的物理性质。
为了更好地理解和验证这一概念,我们将进行一个电梯实验。
在电梯的不同状态下观察物理现象,以此来说明爱因斯坦等效原理的实际应用。
1. 实验设定:我们将使用一个高楼的电梯作为实验场地。
电梯有30层,底部和顶部设有传感器,可以测量电梯的加速度和速度,以及在不同时刻物体的质量和长度。
2. 静止状态下的观察:首先,我们将电梯停在第一层。
在这个状态下,测量电梯的速度和加速度均为零。
然后我们放置一个长度为1米的钢尺,并测量它的长度,记作L0。
我们还会在钢尺上放置一块重量为1千克的物体,并测量它所受到的力。
同时,我们在电梯的楼层上方也放置了一个测量设备,用以观测电梯的状态。
3. 恒速状态下的观察:接下来,我们将电梯以恒定的速度上升,并记录其加速度和速度。
在此过程中,我们将不断测量钢尺的长度和所放置物体的重力。
同时,楼层上方的测量设备也会记录电梯的运动状态。
4. 加速状态下的观察:在接下来的实验中,我们将电梯加速向上,使其上升的加速度达到2米/秒²。
我们将记录电梯的速度和加速度,并测量钢尺的长度和所放置物体所受的力。
同时,楼层上方的测量设备还会继续记录电梯的状态。
5. 结果分析和讨论:我们将对不同状态下的实验数据进行分析和讨论,以验证爱因斯坦等效原理。
在静止状态下,我们测得钢尺的长度为L0,并且放置物体所受的重力为9.8牛顿。
在恒速状态下,我们可以发现,不论电梯的上升速度如何变化,钢尺的长度都不会发生改变,并且放置物体所受的力仍然是9.8牛顿。
这与等效原理的预测相符,即在惯性系中重力和加速度的影响可以相互抵消。
在加速状态下,我们可以发现电梯的速度和加速度均增加,但钢尺的长度并没有改变,并且放置物体所受的力也仍然是9.8牛顿。
这进一步验证了等效原理,即在重力和加速度作用下,物体的物理性质保持不变。
爱因斯坦冷凝物
爱因斯坦冷凝物
理学的原理
爱因斯坦冷凝物理学是一种重要的物理学理论,它由爱因斯坦于1911年提出。
它的基本原理是:物质在一定温度和压力下,其物理性质可以用温度和压力的函数来描述。
这就是所谓的“冷凝”原理。
爱因斯坦冷凝物理学的基本原理是:物质的性质可以用温度和压力的函数来描述,即性质可以由温度和压力的变化而变化。
这就是“冷凝”原理。
爱因斯坦冷凝物理学的另一个重要原理是“均衡态原理”,即物质的性质在任何温度和压力条件下都会趋向于一种均衡状态,并且这种均衡状态可以用温度和压力的函数来描述。
爱因斯坦冷凝物理学的最后一个重要原理是“统一性原理”,即物质的性质在不同的温度和压力条件下也是一致的,这种一致性可以用温度和压力的函数来描述。
升降电梯工作原理
升降电梯工作原理
电梯是现代交通运输的重要组成部分。
在人们的日常生活中,电梯早已不是什么新鲜事物,随着社会的进步和发展,电梯正向着智能化、高速度、低能耗、无噪音等方向发展。
下面我们来看看升降电梯工作原理吧。
1.液压式升降电梯由液压传动系统、轿厢(或称轿厢)、对重、安全装置(如限速器)和控制系统等组成。
当轿厢沿导轨运行时,其运动的速度由液压传动系统提供。
液压传动系统由电机带动齿轮机构,使齿轮与轿厢同步旋转,从而实现轿厢的升降和改变运行方向。
2.电力式升降电梯是通过电动机驱动曳引机的高速旋转,从而带动曳引机内的钢丝绳运动而实现轿厢的升降和改变运行方向。
主要由电动机(或称动力轮)、曳引机(或称曳引轮)、钢丝绳(或称索具)等组成。
—— 1 —1 —。
创造性科学思维中的意象
创造性科学思维中的意象科学概念是如何起源的?在科学进步中科学概念是如何演变的?在科学研究中心理意象(mental imaery)的作用是什么?科学家是如何提出理论的?这些问题长期吸引着科学家和哲学家进行不懈的探索,后来又引起科学史家和认知心理学家的关注。
之所以如此,是因为科学创造过程同于艺术创作过程。
科学发明恰如伟大的艺术作品、音乐作品或文学作品的问世一样,也是智力活动的结果。
在这个过程中,人类精神从外部世界吸取很少,输出却很大。
这是无法用言辞或数学方程描述的过程。
一个主要原因恐怕在于,创造性思维的成果大于它的部分之和。
例如,每一个民族的语言都是由有限的字母和单词构成的,每一个不是文盲的人都能(借助于词典)使用它们。
但是,莎士比亚、曹雪芹何以能利用它们创造出不朽之作,而一般人却不能呢?音乐符号比起词汇来要少多了,但这并不意味着我们易于理解莫扎特、贝多芬的乐曲。
油画颜料谁也会买到、会涂抹,但是达•芬奇、梵高是如何用同样的颜料绘出惊世名画的呢?正如伟大的作家、音乐家和画家以独一无二的方式看待他们周围的世界、以大胆的新方式构造词汇、音符和色彩的组合一样,伟大的科学家也是如此,只不过科学家的构造元素是概念和数学符号而已。
诚如爱因斯坦所说:“人们总想以最适当的方式来画出一幅简化的和易领悟的世界图像;于是他就试图用他的这种世界体系(cosmos)来代替经验的世界,并来征服它。
这就是画家、诗人、思辨哲学家和自然科学家所做的,他们都按自己的方式去做。
”不管各种创造者的方式多么迥异,由于其目的相同,结果是:在创造的时刻,各门学科之间的屏障往往就消失了;在创造者身上,他们的心理机制有惊人的相似之处。
就科学家而言,面对同样的实验材料和数学技巧,为什么发明家能以新方式解释这些材料和运用这些技巧呢?美国科学史家和科学哲学家阿瑟•i.米勒在他的专著《科学思维中的意象》(1984年)和撰写的论文“意象、审美和科学思维”中,对这个问题进行了饶有趣味的探索。
爱因斯坦思维方式是怎样的
爱因斯坦思维方式是怎样的爱因斯坦主导性质的思维方法是直觉和演绎思维方法。
爱因斯坦对直觉和演绎思维方法结构从理论上作了科学解释。
他指出:初始的假说变得越来越抽象,离经验越来越远。
另一方面它更接近一切科学的伟大目标,即从尽可能少的假说或者公理出发,通过逻辑的演绎,概括尽可能多的经验事实。
同时,从公理引向经验事实或者可证实的结论的思路也越来越长,越来越微妙。
理论科学家在他探索理论时,就不得不越来越听从纯粹数学的、形式的考虑,因实验家的物理实验不能把它提高到最抽象的领域中去。
适用于科学幼年时代的以归纳为主的方法,正在让位给探索性的演绎法。
这样一种理论结构,在它能导出那些可以同经验作比较的结论之前,需要加以非常彻底的精心推敲。
在这里所观察的事实无疑地也还是最高的裁决者。
爱因斯坦思维方法的理论结构以形象图示表示如下:对直觉演绎思维方法理论结构的形象图示,爱因斯坦作了这样的解释:1、E(直接经验)是已知的。
2、A是假说或者公理。
由它们推导出一定的结论来。
A是以E为基础的。
但是在A同E之间不存在任何必然的逻辑联系,而只有一个不是必然的直觉的(心理的)联系,它不是必然的,是可以改变的。
3、由A通过逻辑道路推导出的每一个个别的结论S,S可以假设是正确的。
4、S然后可以与E联系起来(用事实验证)。
这一步骤实际上也是属于超逻辑的(直觉的),因为S中出现的概念同直接经验E之间不存在必然的逻辑联系。
但是S同E之间的联系实际上比A同E的联系要不确定得多,松弛得多(比如,狗的概念同对应的直接经验)。
如果这种对应不能可靠无误地建立起来,(虽然在逻辑上它是无法理解的),那么逻辑机器对于理解真理将是毫无价值的(比如,神学)。
这一切的中心问题就是思维领域同感官的直接经验之间的永恒存在的联系。
根据爱因斯坦对直觉和演绎思维方法理论结构的阐述及其形象图示的解释,实质上描绘出了直觉和演绎思维方法的创造思维机理:直接经验一般原理(公理体系或假说)推论事实验证。
神奇的升降术——从升降机到电梯
神奇的升降术——从升降机到电梯现代生活中,我们都离不开省时又省力的电梯,它能够承载着人快速便捷的到达高处。
现代电梯在没有电梯以前,人类是否就只能局限在目光平视可及的地方呢?其实在发明现代电梯以前,人类生产生活中也存在类似的装置,那就是升降机。
早期升降机升降机的基础原理就是杠杆原理和滑轮定律。
升降机的应用依靠升降机这种简易的机械装置,公元前2600年,埃及人就建造了金字塔。
埃及金字塔公元523年建成的嵩岳寺塔,位于中国河南,它高达40米!河南嵩岳寺塔可见,在升降机的帮助下,理论上人们早期已经能够实现“登高望远”。
但是为什么没有人敢站上升降机呢?升降机的安全问题因为当时升降机使用的牵引绳都是普通的麻绳,所以升降机还只能用来运送货物,没有人敢冒着麻绳断裂的危险站上升降机。
早期升降机牵引麻绳当工业革命开始以后,蒸汽机的出现给升降机带来了新的驱动力,相比以前的人力和畜力,蒸汽机的动力要大得多。
蒸汽机升降机虽然拥有了更强大的动力,但安全问题并没有解决,所以依旧没有在人们生活中普及。
伟大的发明家麻绳不会因为动力的改变而变得更结实,怎么办呢?不如先解决安全问题,这样即使绳子断了,也能保证人的安全。
解决这个关键问题的是美国人伊莱沙·格雷夫斯·奥的斯。
伊莱沙·格雷夫斯·奥的斯升降机因为安全问题一直无法应用在人的身上,奥的斯便开始不懈地探索研究其中的问题。
大胆的尝试奥的斯在纽约水晶宫的广场上用升降机把自己升到了高处,然后令助手砍断连接升降机的绳索,在场所有观众几乎都不敢相信自己的眼睛,绳索一断升降机平台骤然下落,但升降机在滑落了一小段后,居然停住了。
奥的斯就通过这样的方式,把他的升降机安全装置推到了大众的眼前。
奥的斯在世博会的断缆表演从此安全升降机走进了人们的生活。
随着城市建筑越建越高和电气时代的来临,电力逐渐取代了蒸汽机成为升降机的主要驱动力。
经过几代人共同的研究和努力,升降机正式改名为电梯。
电梯的工作原理
电梯的工作原理电梯对于我们每个人来说都不陌生,无论是大型商场 ,饭店,高层的小区楼,还是我们的校园,都能够看见电梯的身影,它不仅能使我们的生活变的方便,也能让我们每个人都能体会的到科技的力量,那电梯时怎么样运作的呢?它的工作原理又是什么呢?我们先从它的历史说起。
人类利用升降工具运输货物、人员的历史非常悠久。
早在公元前2600年,埃及人在建造金字塔时就使用了最原始的升降系统,这套系统的基本原理至今仍无变化:即一个平衡物下降的同时,负载平台上升。
早期的升降工具基本以人力为动力。
1203年,在法国海岸边的一个修道院里安装了一台以驴子为动力的起重机,这才结束了用人力运送重物的历史。
英国科学家瓦特发明蒸汽机后,起重机装置开始采用蒸汽为动力。
然而,一个关键的安全问题始终没有得到解决,那就是一旦升降梯拉升缆绳发生断裂时,负载平台就一定会发生坠毁事故。
而奥迪斯设计了一种弹簧,把两个钢齿嵌到滑道的V型切口中防止缆绳受到断裂,这样他就造出了世界上第一部安全电梯。
奥的斯先生的发明彻底改写了人类使用升降工具的历史。
从那以后,搭乘升降梯不再是“勇敢者的游戏”了,升降梯在世界范围内得到广泛应用。
现在的电梯主要是由控制部分、驱动部分及曳引部分组成。
他的基本结构是一条垂直的电梯井内,放置一个上下移动的轿箱(Cab)。
电梯井壁装有导轨,与轿箱上的导靴限制轿箱的移动。
因此电梯可以通过两种方法进行升降,一种是曳引式, 一种是液压式。
曳引式是用过多条钢缆,把轿箱悬挂在电梯井顶部机房的曳引轮之上。
钢缆另一端悬挂作平衡的对重。
对重一般为轿箱加上50%负载时的重量。
当轿箱移动时,对重会向反方向移动。
曳引轮是依靠钢缆的粗糙表面及引轮上坑纹之间的摩擦力来拉动轿箱。
液压式是通过轿箱由底下的柱塞支撑及升降,柱塞由液压推动。
部分柱塞可作望远镜式折叠,减少地底所需要的深度。
部分柱塞不可折,安装时地下必需挖一个洞。
因为柱塞的限制,液压式电梯一般只会在两至五层高的建筑物上使用(不多于20米)。
用牛顿定律解决问题(二)
在遥远的宇宙深处(惯性参考系),有一个密封的 太空船在向上加速,其加速度为9.8m/s2,假设密封 的太空船内有一个太空人及一个铅球,该太空人在 太空船内拿起一块铅球,他感受到铅球有重量;不 单如此,他自己亦感受到自身有重量,他认为这有 两个可能性: 一是太空船在太空中正在向上(相对于太空人)加 速,虽然附近没有任何星球或重力场,太空人仍会 感觉到因铅球及自身的惯性关系有下坠的倾向,这 就是惯性力。 另一个可能性是太空船可能停在一颗行星上,其引 力场强度是9.8N/kg,它利用万有引力来拉扯著铅球 及自己,使他感到铅球及自己的重量。
大于物体所受重力的现象,叫做超重现象。 视重>重力
物体对支持物的压力(或对悬挂物的拉力)
小于物体所受重力的现象,叫做失重现象。 视重<重力
想一想:
产生超重或失重现象的原因是什么?
因为物体具有了竖直方向的加速度。
物体在超重或失重的时候,物体所受的重力是
否发生了改变? 没有改变。
实验观察
我们把失重现象分成两类:
完全失重:物体对支持物的压力(或对悬
挂物的拉力)等于零的现象,叫做失重现 象。 视重=0 部分失重:物体对支持物的压力(或对悬 挂物的拉力)大于零、小于物体所受重力, 叫做失重现象。 0<视重<重力
实验探究:
用细纸带加速向上拉动两个钩码,会出现
什么样的现象呢?
体重秤直接测量的是面板 匀速阶段,物体受力平衡,
受到的压力。
示数等于60kg
图像→加速度→力
由图像分析可以得到升降梯加速和减速的加速度大小都为
a=0.2m/s2
加速上升过程中:a向上 人在竖直方向受重力G和 支持力F; F合=F-G=ma; F=G+ma =60∙10+60 ∙ 0.2 =612N 故示数m视=F/g=61.2kg
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性,平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。
假想解析:爱因斯坦的升降机原理
我看了``爱因斯坦的等效原理``里面太多的方程让我一头雾水`有谁等详细点的用文字比方性的简单说明下`谢谢``请详细的`解释下爱因斯坦的升降机假想。
设想一个密封的升降机,在其中建立了物理实验室,有一个物理学家P,这就构成了爱因斯坦升降机。
A)起初,升降机停在地面上。
这时物理学家观察到升降机中的一切物体都受到一个向下的加速度g(即都具有重量),这是地球的引力场的特点。
升降台
B)然后,将此升降机移到远离地球的无引力场的太空中去。
先假定升降机是静止的。
或在作匀速运动,因而升降机中是一个无引力场的惯性系。
升降机中的物理学家将感到自己处于失重状态中。
向在宇宙飞船中一样。
C)以后,假想有一个顽皮的妖精,它将升降机的缆绳以加速度g往上拉。
这时升降机中的一切物体相对于升降机都有一个向下的加速度g。
这位物理学家P不相信有妖精的,所以他认为升降机中存在一个向下的引力场,强度为g,这和地面上的情况完全相同。
于是他认为升降机已经移到地面上了。
但是当他拉开窗帘一看,发现还在太空之中不会有真实的引力场。
D)后来,淘气的妖精有趁着物理学家睡觉时将升降机偷偷地弄到地面上来了。
但是不让升降机着地,而是提着缆绳让升降机在半空中静止地悬着。
物理学家P醒来,觉得一切物体跟他睡觉前一样受到一个向下加速度g,一切都没有变。
所以他认为升降机一定还是在太空中向上做加速运动。
但当他再次拉开窗帘看时,发现自己又判断错了,升降机是静止地悬挂在地球上方。
这两次判断错误使物理学家认识到一个重要的事实:升降机停在地球引力场中和升降机在无重力场的太空中以加速度g运动,这两种情况在升降机中是无法区分的。
即(局域的)真实引力场和(局域的)非惯性系是无法区分的。
E)又过了一会儿,妖精把缆绳一放,升降机在地球引力场中自由下落。
这时升降机和其中的一切物体都以加速度g下落,相互之间是静止的。
物理学家感到升降机中是一个惯性系。
这和情况B),升降机在太空中,是没有差别的。
物理学家得到了一条重要的物理原理:在引力场中的自由降落的升降机中是一个不存在引力场的局域的惯性系。
或者说:在任何引力场中的任何一个局域中,可以借助于一个自由降落坐标系将引力场消除,而造成一个局域的惯性系。
因此,和狭义相对论相容的一切物理定律在其中皆成立。
这就是爱因斯坦的等效原理,常称为“强等效原理”。
所有局部的,自由下落的,无旋转的物理实验都是完全等效的。