拔河比赛的绳子受力分析

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拔河比赛的绳子受力分析

拔河比赛的绳子受力分析

拔河比赛受力分析对拔河比赛的绳子的重力相对于拉力的大小来说实在可以忽略。

首先明确一点很重要——甲和乙之间没有直接的相互作用力。

然后我们来分状态分析:僵持阶段,此时甲和乙,以及绳子都静止。

所以每一个都处于受力平衡状态,分对象分析:对甲受力分析:此时甲受绳子给甲的力(因为甲拉绳子,此时甲跟绳子之间的摩擦力才是相互作用力)和地面给甲的摩擦力。

此两力是二力平衡关系,所以相等。

同理对乙受力分析:此时乙所受的绳子给乙的力(因为乙拉绳子,此时乙跟绳子之间的摩擦力也是相互作用力)和地面给乙的摩擦力。

此两力是二力平衡关系,所以相等。

对绳子,受甲和乙给绳子的摩擦力,此二力也是二力平衡关系,所以相等。

综上:当甲乙双方增大拉力时,只要处于相持阶段,他们的对绳子的拉力相等,他们所受的地面摩擦力也相等。

同理当匀速直线运动时,物体也处于平衡态,受力仍满足以上关系,可能要问了,既然拉力相等,摩擦力相等,为什么会匀速运动呢,岂不是破坏了原来的静止状态?如果存在匀速阶段,经验告诉我们当然是很可能存在的。

两点:(以乙输掉比赛为例。

)匀速前还应该有一个过程吧?当然,乙向甲的方向加速过程。

僵持时拉力和摩擦力不都相等吗?为什么会加速呢?根据牛顿第一定律,一定是乙的受力不是平衡力了。

双方在拔河时,为了赢得比赛,都会使劲的拉绳子,增大绳子所受到的拉力(所以,当绳子质量不够好时,我们还会见到拉断绳子的情景)。

但是人与地面间的静摩擦力就不能一直增大了,当到一定程度,绳子给人的力大于人所受到的最大静摩擦力时,比如此时的乙,那么乙所受的合力就不为零了,就是向甲的方向做加速运动,如果乙不能改变这种情形的话,一直向甲加速的话,无疑会输掉比赛。

怎么改变?调整姿态以增大与地面间的摩擦力是关键。

使加速变为减速,在输之前停住。

否则输掉比赛(还想有点罗嗦了,哈哈)。

比赛中的经验是一旦把对方拉动了一定要一鼓作气拿下比赛,不要给调整的机会。

如果不幸的是你被拉动时,一定要想怎么增大摩擦力,而不是只想怎么握紧绳子。

拔河比赛只是比力气吗?

拔河比赛只是比力气吗?

拔河比赛只是比力气吗?
拔河比赛比的是什么?很多人会说:当然是比哪一队的力气大喽!实际上,这个问题并不那么简单.我们首先讨论绳子质量可以忽略的情况,根据作用力和反作用力的知识,对于拔河的两个队,甲对乙施加了多大拉力,乙对甲也同时产生一样大小的拉力,绳子所受的合力是零.(因为绳子的张力是一定的,因此对两对的反作用力是相等的)这种情况下,双方之间的拉力并不是决定胜负的因素.而应该对拔河的两队进行受力分析.对其中一队来说,只要所受的拉力不大于与地面的最大静摩擦力,就不会被拉动.因此,增大与地面的摩擦力就成了胜负的关键.首先,穿上鞋底有凹凸花纹的鞋子,能够增大摩擦系数,使摩擦力增大;还有就是队员的体重越重,对地面的压力越大,摩擦力也会增大.大人和小孩拔河时,大人很容易获胜,关键就是由于大人的体重比小孩大.
再讨论绳子质量不能忽略的情况(实际中拔河用的绳子质量很大,不应该被忽略),拔河开始时绳子是静止的,如果拔河的结果是甲胜而乙败,则绳子一定要从静止开始向甲方运动,则甲拉绳的力一定要大于乙拉绳的力.绳如果此后做匀速运动,则在匀速运动的过程中,甲拉绳的力与乙拉绳的力大小相等.但在拔河的的过程中,一定有一段时间甲拉绳的力要大于乙拉绳的力.
另外,在拔河比赛中,胜负在很大程度上还取决于人们的技巧.其中队员的齐心合力最为重要,大家在同一时间共同爆发用力,短时间内得到大的合力,可以使绳从静止变为向自己方向运动,以夺取比赛的胜利.。

对拔河比赛的力学分析

对拔河比赛的力学分析

龙源期刊网 对拔河比赛的力学分析作者:赵俊梅来源:《中学物理·初中》2012年第08期在拔河比赛中,假如甲队胜,甲队施的拉力一定比乙队的拉力大吗?答案是否定的.老师解释后学生往往还是似懂非懂.分析原因,是受力分析没掌握好,首先应选择研究对象,然后进行受力分析.1 以两个队伍为研究对象忽略绳子的质量,就好像两个人手拉手单人拔河一样,根据牛顿第三定律,作用力和反作用力大小相等,方向相反,无论哪一队胜,无论处在哪一阶段,甲队对乙队的拉力F2的大小始终等于乙队对甲队的拉力F1的大小.上面的解释学生能理解,但输赢的原因是什么呢?决定胜负的原因是各方与地面摩擦力的大小.这要以两队伍分别为研究对象,研究水平方向的受力情况,如图1所示.两队在比赛的相持阶段未分输赢时,双方可看作处于静止状态,都受平衡力,也就是甲方受到的地面给的静摩擦力F1等于F1,乙方受到的地面给的静摩擦力F2等于F2;因F1 与F2大小相等,这四个力大小都相等.在相持阶段随着拉力的增大,这四个力一起增大;当力达到并要超过乙方的最大静摩擦力,还没有达到甲方的最大静摩擦力时,乙方就开始滑动(因滑动摩擦力小于最大静摩擦力),此时这乙方的摩擦力F2小于F2了,乙方也就输了;(此时甲方受的摩擦力F1还等于此时的拉力F1.)可以说拔河比赛比的是本队与地面的最大静摩擦力的大小,哪一方与地面的最大静摩擦力小,哪一方输.2 以绳子为研究对象需考虑绳子的质量,绳子受重力.绳子静止时是相持阶段,绳子加速时决定胜负.绳子受重力和两方的拉力如图2所示.当绳子静止时,绳子受平衡力,只考虑水平方向,F1cosα=F2cosβ (α是F1与水平方向的夹角,β是F2与水平方向的夹角,此时F1与 F2不一定相等).当绳子由静止开始运动时,就看F1cosα和F2cosβ哪个大,如果F1cosα>F2cosβ,绳子向甲方运动,甲方胜了,此时F1 不一定大于F2.也就是说胜利的一方拉力不一定大.两队比的是拉力在水平方向的分力的大小.事实上,实际问题因素还有很多,不可能完全分析清楚,例如双方用力的时机不同,往往影响胜负.绳子的重力与拉力比很小,是完全可以忽略的,常用第一种解释.。

拔河问题中的摩擦力分析和研究

拔河问题中的摩擦力分析和研究

拔河问题中的摩擦力分析和研究拔河比赛是大家比较喜爱的一项体育运动,许多人认为:在拔河比赛中,力气大的一方一定能获胜。

这种想法是否正确呢?通常情况下是这样分析的:首先,对参加拔河的甲、乙双方进行一下受力分析。

如图:在水平方向上,甲方受绳子的拉力和地面的静摩擦力,乙方同时也受绳子的拉力和地面的静摩擦力。

在拔河过程中,甲方拉乙方的力和乙方拉甲方的力是作用力和反作用力,不论双方谁的力气大,只要绳子拉紧,两个力就一定大小相等,方向相反。

因此,甲乙双方的力气大小不是决定胜负的因素。

下面,单独分析甲方的受力情况。

甲方在竖直方向上受重力和地面的支持力,这是一对平衡力;在水平方向上受绳子的拉力F和地面的静摩擦力f,这两个力不一定能保持平衡。

如果甲方正处于静止状态,当f > F时,甲方向f方向移动,拔河胜利;若当f < F时,甲方向F方向移动,拔河失败。

乙方的受力情况分析同甲。

因人所受地面的最大静摩擦力与正压力成正比,即:f = μN,而正压力与人的体重相等。

由此可见,拔河的输赢不取决于某方力气的大小,而取决于某方的体重以及某方脚与地面的摩擦情况。

体重大,摩擦因数大,这一方就能获胜。

但是,以上的分析过程是片面的!其片面的根源是:它认为甲方拉乙方的力和乙方拉甲方的力是作用力和反作用力。

因为在拔河过程中,甲方与乙方都没有直接相接触,他们是通过绳子来互相用力的。

因此,甲方拉绳子的力与绳子拉甲方的力才是作用力和反作用力;同理,乙方拉绳子的力与绳子拉乙方的力才是作用力和反作用力。

而甲方拉绳子的力与乙方拉绳子的力都作用在绳子上,它们不是相互作用的力,这两个力的大小决定了绳子的移动方向。

如图,以绳子为研究对来进行受力分析:静止的绳子受甲、乙双方的拉力F甲、F乙,当F甲> F乙时,绳子向甲方移动,甲方胜;当F 甲< F乙时,绳子向乙方移动,乙方胜,当F甲= F乙时,绳子保持静止。

所以,甲方拉绳子的力与乙方拉绳子的力不一定相等。

试论拔河比赛中的力学原理

试论拔河比赛中的力学原理

试论拔河比赛中的力学原理拔河比赛是一种体育运动,也是一种常见的物理现象,但它的原理却并不那么简单,其中许多问题概念性很强,必须注意分析。

现就拔河的力学原理讨论于下。

一、绳的力学质量为m的一根绳,它的两端分别受到沿绳向外的拉力f1和f2,设f1>f2,则绳上各处的张力如何?为简化问题便于研究起见,可将绳均匀地分成质量相等的n段,且质量集中于各段的一点,如图1所示。

用整体法建立动力学方程与第2段,第2与第3段,…直至第(n-1)与第n段之间的张分别是:直至上述结果表明,n为正整数,t1>t2>……>tn-1,当绳向f1方向作加速运动时,绳上各处的张力不等,前端的张力大,愈往后绳上张力愈小。

且绳的质量愈大、加速度愈大这个差别就愈明显。

当绳处于静止或匀速运动时,加速度a=0,则绳上各点的张力均相等。

当a≠0,而绳的质量在运动物的整体中可略去不计时,m≈0,f1-f2=ma≈0。

则亦有f1=t1=……=tn-1=f2,此时绳上各点的张力亦相等。

故当加速度a很小、绳的质量亦很小时,绳上各点的张力均相等,即f1=t1=……=tn-1=f2。

二、拔河比赛是连结体的力学拔河比赛的两队人和一根绳可看作是三个物体组成的连结体。

为便于研究,按通常情况设甲乙两队均由10人组成,总质量相等,m1=m2=m=700千克,绳的质量m=7千克(实际上中间那段质量还要小些)。

拔河比赛总是从静止开始的,故这个连结体不论向任何方向发生运动,总得在所受外力的合力不为零时才能发生。

设m1受外力f1,m2受外力f2,且f1>f2,连结体就具有向左的加速度a(如图2所示)。

用隔离法建立它们的动力学方程:甲队: f1-t1=m1a ①绳:t1-t2=ma ②乙队: t2-f2=m2a ③用整体法建立的动力学方程f1-f2=(m1+m2+m)a ④联立①②③④式解得故t1-t2≈0。

当然,直接从②式的m<<m和a≈0,同样可得到t1≈t2的结果。

拔河比赛力学研究报告

拔河比赛力学研究报告

拔河比赛力学研究报告
拔河比赛是一项传统的团体竞技运动,参与者分为两队,通过拉绳比拼力量来决定胜负。

本报告旨在对拔河比赛中的力学原理进行研究。

1. 引言
拔河比赛中最主要的力学原理是牛顿第三定律——作用力与反作用力相等且方向相反。

当一队尝试向后拉拉绳时,另一队也会发出相同大小的作用力向前拉。

通过分析力的平衡和杆件的弯曲,可以更好地理解拔河比赛的力学原理。

2. 分析比赛过程
拔河比赛过程中,两队队员将绳子紧紧拉住,然后通过向后拉绳来试图拉倒对方队伍。

当一方施加力量时,绳子会受到拉力的作用,这会导致绳子向拉力的方向上产生弯曲。

3. 力的平衡与分析
在拔河比赛中,两队的拉力相等且方向相反。

当拉力相等时,绳子不会发生运动,保持稳定状态。

这表明两队的力平衡,没有一方能够明显占据优势。

只有当一方队伍施加的力超过对方队伍时,才会导致整个系统向该方向运动。

4. 杆件的弯曲
在拔河比赛中,绳子通常是通过两端固定在支点上的杆件来连接的。

当两队施加力量时,绳子会受到拉力的作用而发生弯曲。

杆件的弯曲会导致绳子整体上的应力分布发生变化,这可能会对比赛的结果产生影响。

5. 结论
通过对拔河比赛的力学原理进行研究,我们可以更好地理解这项传统运动的技术要领。

在比赛中,掌握力的平衡和杆件弯曲的知识可以帮助参与者更好地运用力量,并在比赛中取得优势。

值得注意的是,本报告仅仅对拔河比赛的力学原理进行了初步的研究,还有很多其他因素可能会影响比赛结果,如队伍的协调性和力量分配等。

对于拔河比赛而言,技术、策略和团队合作同样重要。

论拔河运动的摩擦力

论拔河运动的摩擦力

论拔河运动的摩擦力作者:李名武来源:《科学导报·学术》2018年第06期摘要::拔河比赛的输赢由很多因素决定:地面与脚底间的最大静摩擦力,手与绳子之间的最大静摩擦力,是否被对方拉倒的力矩大小等。

本文利用牛顿第二定律、牛顿第三定律、平衡力、摩擦力和杠杆等物理知识,从科学的角度分析清楚决定拔河运动胜负的几个因素。

关键词:拔河,摩擦力,受力分析【中图分类号】 G807 【文献标识码】 A 【文章编号】 2236-1879(2018)06-0040-02一、地面和脚底之间的最大静摩擦力许多人认为:两队的拔河比赛,力气大的一方就一定能获胜。

这种想法是否正确呢?我们来分析下:1、首先,对绳子受力分析。

如图1,F甲对绳是甲对绳子施的力,F乙对绳是乙对绳子施的力,若双方处于僵持状态,把绳子看做研究对象,绳子是静止的,处于平衡状态,则F甲对绳和F乙对绳是一对平衡力,大小是相等的,即F甲对绳=F乙对绳。

若绳子不是静止状态,假设乙方胜利,绳子向右加速运动,此时绳子必然不是平衡状态,根据牛顿第二定律,F合力=F乙对绳-F甲对绳=m绳a,由于绳子的质量很小,我们可以近似的认为m绳≈0,则F乙对绳-F甲对绳≈0,也就是F乙对绳≈F甲对绳由此可以看出,无论绳子是不是平衡状态,由于其质量太小可以忽略不计,始终可以认为F乙对绳和甲对绳几乎是相等的。

2、找出相互作用力。

如图2,又由于F甲对绳和F绳对甲是一对相互作用力,F乙对绳和F绳对乙也是一对相互作用力,根据牛顿第三定律,作用力与反作用力相等,得F甲对绳=F绳对甲,F乙对绳=F 绳对乙。

所以可以得出在忽略绳子质量的前提下,F甲对绳、F绳对甲、F乙对绳、F绳对乙这四个力任何时候都是相等的,无论双方谁的力气大,谁的力气小,双方相互的受力和施力仍然是相等的,从这个角度看,甲乙的胜负并不是由哪一方的力气大决定的。

那么拔河运动的胜负到底由什么决定呢?继续对甲、乙队员受力分析:3、对甲乙队员受力分析。

论拔河运动的摩擦力

论拔河运动的摩擦力

论拔河运动的摩擦力:拔河比赛的输赢山很多因素决定:地面与脚底间的最大静摩擦力,手与绳子之间的最大静摩擦力,是否被对方拉倒的力矩大小等。

本文利用牛顿第二定律、牛顿第三定律、平衡力、摩擦力和杠杆等物理知识,从科学的角度分析清楚决定拔河运动胜负的儿个因素。

标签:拔河,摩擦力,受力分析一、地面和脚底之间的最大静摩擦力许多人认为:两队的拔河比赛,力气大的一方就一定能获胜。

这种想法是否正确呢?我们来分析下:1、首先,对绳子受力分析。

如图1, F甲对绳是甲对绳子施的力,F乙对绳是乙对绳子施的力,若双方处于僵持状态,把绳子看做研究对象,绳子是静止的,处于平衡状态,则F屮对绳和F乙对绳是一对平衡力,大小是相等的,即F甲对绳二F乙对绳。

若绳子不是静止状态,假设乙方胜利,绳子向右加速运动,此时绳子必然不是平衡状态,根据牛顿第二定律,F合力二F乙对绳-F甲对绳二m绳a,由于绳子的质量很小,我们可以近似的认为m绳=0,则F乙对绳-F甲对绳=0,也就是F 乙对绳GF甲对绳山此可以看出,无论绳子是不是平衡状态,由于其质量太小可以忽略不计,始终可以认为F乙对绳和甲对绳儿乎是相等的。

2、找出相互作用力。

如图2, 乂由于F屮对绳和F绳对中是一对相互作用力,F乙对绳和F绳对乙也是一对相互作用力,根据牛顿第三定律,作用力与反作用力相等,得F甲对绳二F绳对甲,F乙对绳二F绳对乙。

所以可以得出在忽略绳子质量的前提下,F甲对绳、F绳对甲、F乙对绳、F 绳对乙这四个力任何时候都是相等的,无论双方谁的力气大,谁的力气小,双方相互的受力和施力仍然是相等的,从这个角度看,屮乙的胜负并不是由哪一方的力气大决定的。

那么拔河运动的胜负到底山什么决定呢?继续对屮、乙队员受力分析:3、对甲乙队员受力分析。

(完整word版)拔河的力学分析

(完整word版)拔河的力学分析

拔河的力学分析拔河是我国古代的民间体育活动,历史悠久,深受广大民众的喜爱.那么拔河比的到底是什么呢?是力臂还是力矩.本篇论文就试从力学角度进行分析和探讨.下面是双方队员拔河的情景.我们可以把拔河的力学分析分成两个部分,第一:绳子的受力分析;第二,队员的受力分析.分析可知,拔河的队员的运动可分为身体重心的平动和绕以脚为轴的定点转动.为了分析方便,我们把上图做一下简化.即把双方的人简化为简化为两个人,就是下图所示的情况来进行分析.一.平动实质绳子拉力和与地面摩擦力的比较上图的受力分析如下图所示以A为研究对象,A共受四个力的作用: 重力G A, 支持力N A, 绳子对A的拉力T BA,摩擦力f A.在竖直方向上, 重力G A和支持力N A平衡,即G A = N A,所以平动时取决定做用的是绳子对A的拉力T BA和摩擦力f A的合力.令F xA= T BA- f A.当T BA> f A.时, F xA>0,这时A就会受被拉动而产生水平的平动.当F xA<0,A就会拉动B平动.当然当F xA=0,此时由A和B组成的系统就处于一种平衡状态,A和B谁也不能拉动对方.所以可以说摩擦力是决定谁能取胜因素.摩擦力又是由谁决定的呢?由f =μN (1)和N=G (2),可得:f=μG=μmg所以真正得决定因素是人的质量,它决定了人所受的摩擦力的大小,所以一个大胖子和一个瘦瘦的小个子拔河,小个子是没有胜利的机会的.当然这里的模型忽略了人手的力量,如果大胖子的手上打滑,那他体重再大也没用.二.以脚为轴的定轴状动.拔河的人除了平动之外,还参与了一个以脚为轴的定轴转动.我们在看拔河比赛的时候都会看到拔河的人都在向后倾,如下图:这是因为人的重力和绳子的拉力对人的脚都产生了一个力矩,这里是力矩平衡的问题.即拉力矩M T与重力矩G T平衡问题.我们也可以像上次那样把问题简化一下,只研究一个人的受力情况.为了保持人的身体平衡,人与地面就必须有一定的倾斜角度,此时脚底可以看成是定点,摩擦力为无穷大,所以不必考虑摩擦力的影响.设人与地面间的夹角是θ,当θ≥90 °,即直立身体或身体向前倾的状态,此时重力矩不发挥作用或者起到相反的作用.这是人将进一步向前倾.因此拔河队员应采取后倾的姿势,即θ<90°的情况.下面对θ<90°的情况作进一步的分析:设人的身高为H,倾角为θ,TBA与GA的作用点分别再人的肩部和重心处,大约相当于身高的0.8和0.6倍.TBA与GA距离支点e的距离分别为h和l,当拉力矩与重力矩平衡时有:由图可知:h = 0.8 H sin θ , l = 0.6Hcos θ ,带入上式得:T BA 0.8 sin θ = G A 0.6cos θ由上式可知,当T BA 大小一定时,力矩的大小只与G A 和θ有关,所以下面将从这两个方面分别进行分析.(1) 重力矩和倾斜角θ的关系如左图正旋和余旋函数的变化规律,在0<θ<90°,sin θ为增函数,而cos θ为减函数.在θ<45°时,有sin θ>cos θ.所以在这个区间之内是有利于增大重力矩的.但是也并不是说θ越小越好,在人体全脚底接触地面接触地面时最有利于拔河,此时θ大约在30°左右.另外,也可以得出θ与摩擦系数μ的关系为:θ=arctan(k/μ)由此可知μ越大, θ将越小.即在摩擦系数较大的情况下, θ可更小一些:而在摩擦系数较小时, θ会更大一些.即在地面较光滑时人的身体应站得直一些,而磨擦系数较大时,人可以将身体倾斜得更厉害一些.(2) 重力矩与体重的关系在T AB 和θ一定时,使G A 增大,则重力矩也可以增大.由此可见体重不仅可以增大摩擦力,还可以增大重力矩的作用.由以上的分析可知,在拔河中,最主要的因素是体重G A 和人与地面的倾角θ.而G A 是取得胜利的很重要的决定性因素.同时要注意人的倾斜程度,并且倾斜程度应根据地面的摩擦系数μ决定.了解了以上的决定因素,相应的找合适的拔河队员,并注意适当的拔河方法,就会取得比赛的胜利.H。

再谈拔河比赛中的力学分析

再谈拔河比赛中的力学分析

第43卷第2期力学与实践2021 年4 月再谈拔河比赛中的力学分析”张伟伟4 杜秀丽赵子龙(太原科技大学力学系,太原030〇24)摘要本文建立了拔河运动员的受力模型,分析了拉绳倾角、身体倾角、运动员姿态等因素对拔河结果的 影响规律。

结果表明,抬高拉绳有利于增大我方的最大静摩擦力;较小的身体倾角有利于减小拉绳的拉力矩,但需要综合考虑拉绳倾角的影响;手臂弯曲后可减小拉绳的拉力矩;腿部微弯会同时导致拉力矩和重力矩减少,但通过脚蹬地,可将腿部力量转化为拉力从而增加对抗力量。

关键词拔河,力学分析,摩擦因数,平衡中图分类号:039文献标识码:A doi: 10.6052/1000-0879-20-235M ECHANICAL ANALYSIS OF TUG-OF-W AR G AM ES*1)Z H A N G W e i w e i2)D U Xiuli Z H A O Zilong(M echanics D ep artm en t, T aiyuan U niversity of Science and Technology, T aiyuan 030024, C hina)A b s tr a c t In this p a p e r,the mechanics m o d e l of the athletes in tug-of-war is established.T h e influences of the rope inclination,the b o d y inclination a n d the athlete?s posture o n the result of the tugofwar are discussed in detail.S o m e suggestions are put forward for the tug-of-w a r:raising the d r a w rope will help increase the m a x i m u m static friction a n d increase the chance of w i n n i n g;a smaller b o d y inclination is helpful to reduce the pulling m o m e n t of the rop e,but the rope inclination angle has to b e considered;b e n d i n g the a r m c a n reduce the tensile m o m e n t;a slight b e n ding of the leg will decrease b o t h the tensile m o m e n t a n d the gravity m o m e n t, but b y pedaling the g r o u n d,the leg strength can b e converted into the tensile force,w h i c h can increase the countervailing force.K e y w o r d s tug-of-w a r,mechanics principle analysis,friction coefficient,equilibrium据《墨子.鲁问》记载W,在楚越战争期间,由于越国位于楚国下游河流,越国失利可顺流而退。

拔河比赛

拔河比赛

拔河比赛摘要:分析了拔河比赛的力学原理,如何在拔河比赛中发挥该队最大能量。

比赛规定为拉过绳索4米是否科学以及设计一个既能保证在校大部分同学都能参加,又能体现比赛竞争性的拔河比赛规则。

现就拔河的力学原理讨论于下。

关键词:拔河拉力摩擦力加速度总质量一提出的问题1在某种分级比赛中,如果某方想在拔河比赛中发挥该队最大能量,他应该怎样安排他的队员位置?请对比赛建立一个数学模型的方式来说明你的结果。

二问题分析对队员位置的安排主要考虑两个方面 1.身高的排序 2.体重的排序。

如何安排,根据最大能量时各队员的位置与绳子的状态。

而最大能量的获得与队员地面间的最大静摩擦力有关,同时分析拔河过程中的队员所处的状态及绳子的受力分析。

三模型假设1比赛场地均匀平坦2队员穿戴相同的装备3假设每个队队员比赛前体力相等且已知4作用在绳子上的能量未发生损耗5绳子重量不计6符号:m 队员总质量G队员总重力f 队员所受摩擦力a 队员加速度s 队员加速运动位移l 一方把另一方拉过距离E消耗总能量g 重力加速度K 摩擦系数比值四模型建立1对双方进行受力分析,可假设双方都是一个人的情况,画出受力图:如图由图可以得摩擦力等于拉力2可知A受重力GA 地面对人的支持力NA ,摩擦力fA 对绳子的拉力TBA 。

B受重力GB 支持力NB ,摩擦力fB 对绳子的拉力TAB。

绳子重量不计,张力处处相等。

A对绳子的拉力等于绳子对A的拉力,相互作用力,同理。

A的拉力等于B的拉力,即FA=FB 双方拉力相等,但最终依然会分出胜负,所以拉力并不是决定性因素。

对甲而言,要想获胜,必须在自己一方产生加速度,加速度为a 由摩擦力来提供表示为fA-FA=m1a ,所以摩擦力的大小成为胜利的一个主要因素。

由摩擦力公式f= uNA 得,u确定,不可能改变。

要增大摩擦力,只有人体向地面倾斜,用脚蹬地,这样对面对人体产生反作用力F,这个力在水平方向的分力就是地面对人的静摩擦力因此,拔河比赛中,决定胜负的因素之一为倾斜过程中对地面的力。

最新拔河问题中的摩擦力分析和研究

最新拔河问题中的摩擦力分析和研究

拔河问题中的摩擦力分析和研究拔河比赛是大家比较喜爱的一项体育运动,许多人认为:在拔河比赛中,力气大的一方一定能获胜。

这种想法是否正确呢?通常情况下是这样分析的:首先,对参加拔河的甲、乙双方进行一下受力分析。

如图:在水平方向上,甲方受绳子的拉力和地面的静摩擦力,乙方同时也受绳子的拉力和地面的静摩擦力。

在拔河过程中,甲方拉乙方的力和乙方拉甲方的力是作用力和反作用力,不论双方谁的力气大,只要绳子拉紧,两个力就一定大小相等,方向相反。

因此,甲乙双方的力气大小不是决定胜负的因素。

下面,单独分析甲方的受力情况。

甲方在竖直方向上受重力和地面的支持力,这是一对平衡力;在水平方向上受绳子的拉力F和地面的静摩擦力f,这两个力不一定能保持平衡。

如果甲方正处于静止状态,当f > F时,甲方向f方向移动,拔河胜利;若当f < F时,甲方向F方向移动,拔河失败。

乙方的受力情况分析同甲。

因人所受地面的最大静摩擦力与正压力成正比,即:f = μN,而正压力与人的体重相等。

由此可见,拔河的输赢不取决于某方力气的大小,而取决于某方的体重以及某方脚与地面的摩擦情况。

体重大,摩擦因数大,这一方就能获胜。

但是,以上的分析过程是片面的!其片面的根源是:它认为甲方拉乙方的力和乙方拉甲方的力是作用力和反作用力。

因为在拔河过程中,甲方与乙方都没有直接相接触,他们是通过绳子来互相用力的。

因此,甲方拉绳子的力与绳子拉甲方的力才是作用力和反作用力;同理,乙方拉绳子的力与绳子拉乙方的力才是作用力和反作用力。

而甲方拉绳子的力与乙方拉绳子的力都作用在绳子上,它们不是相互作用的力,这两个力的大小决定了绳子的移动方向。

如图,以绳子为研究对来进行受力分析:静止的绳子受甲、乙双方的拉力F甲、F乙,当F甲> F乙时,绳子向甲方移动,甲方胜;当F 甲< F乙时,绳子向乙方移动,乙方胜,当F甲= F乙时,绳子保持静止。

所以,甲方拉绳子的力与乙方拉绳子的力不一定相等。

拔河的技巧

拔河的技巧

拔河比赛提供如下几个版本,供同学们阅读、参考。

版本一:有人根据牛顿第三定律作了如下分析,对于拔河的两个队,甲对乙施加了多大拉力,乙对甲也同时产生一样大小的拉力。

可见,双方之间的拉力并不是决定胜负的因素。

对拔河的两队进行受力分析就可以知道,只要所受的拉力小于与地面的最大静摩擦力,就不会被拉动。

因此,增大与地面的摩擦力就成了胜负的关键。

首先,穿上鞋底有凹凸花纹的鞋子,能够增大摩擦因数,使摩擦力增大;还有就是队员的体重越重,对地面的压力越大,摩擦力也会增大。

大人和小孩拔河时,大人很容易获胜,关键就是由于大人的体重比小孩大。

按上述的观点,比赛就可以不举行了。

只要测一测每一队的体重和鞋底与地面间的摩擦因数就可以了。

这么激动人心的团队比赛,怎么就和队员的努力没有关系呢?和啦啦队的努力没有关系呢?实际上,这个问题并不那么简单。

拔河比赛的胜负是多方面的因素共同作用的结果。

有时会出现意想不到的比赛结果。

正因为这样拔河比赛才精彩。

(一)分析拔河比赛需要考虑的物理因素从物理角度分析拔河比赛。

我们需要考虑的物体(或对象),应该有甲乙两队的队员、绳子和地面。

需要考虑的因素有,人与地面的摩擦、队员的重体重、人手和绳子之间的摩擦、人手握绳子的力、人拔河时的姿势和人手臂腿等肌肉的忍耐力,等。

(二)拉力是如何产生,如何传递的在分析拔河比赛之前应认识清楚拔河时两队之间的拉力是如何产生的,如何传递的。

拉力是由绳子传递的,它是由手与绳子之间有滑动趋势时产生的静摩擦力。

手与绳子之间的滑动趋势是由于人的身体要向后移动时产生的。

而人的身体要向后移动就必须用脚蹬地,使鞋底与地面产生相对的滑动趋势,于是脚就受到了一个地面施加的静摩擦力。

当人处于平衡状态时,绳上的拉力与鞋底受到的静摩擦力大小相等。

另外,拔河比赛往往是多人的集体活动,所以拉力应是每一个队员拉力的合力。

(三)由于需要考虑的因素较多,所以我们运用“控制变量”的方法,分一下几种情况作分析。

拔河比赛哪方赢的力学原理

拔河比赛哪方赢的力学原理

拔河比赛哪方赢的力学原理拔河比赛是一种力争拉动并使对方队伍失去平衡的竞技运动,通常由两个团队相对拉扯一条绳子来进行。

在一支团队胜出的拔河比赛中,存在着一些力学原理,帮助解释为什么一支团队胜过了另一支团队。

以下是一些可能涉及的力学原理:1.牛顿第三定律:牛顿第三定律指出:对于任何一个物体所受到的力,都会有一个与之大小相等,方向相反的力作用在另一个物体上。

在拔河比赛中,两个对抗的团队在绳子两端施加拉力,这个拉力会以相同的大小但方向相反的方式作用于两个团队。

2.牛顿第二定律:牛顿第二定律说明了力与物体运动之间的关系。

它指出,物体的加速度与作用于物体上的力成正比,与物体的质量成反比。

拔河比赛中,团队施加的拉力越大,就会产生更大的加速度,从而使团队对方往后移动。

质量也是一个因素,较重的团队会在竞争中占据优势。

3.摩擦力:摩擦力是指两个物体相对运动或者尝试相对运动时相互之间的相互作用力。

在拔河比赛中,摩擦力起到了至关重要的作用。

团队的脚与地面之间的摩擦力使得他们能够保持站立和施加向后的力量。

另一方面,摩擦力也会减弱绳子与地面之间的摩擦力,导致绳子更容易滑动。

4.静力学平衡:静力学平衡是指物体在静止或者匀速直线运动过程中的平衡状态。

在拔河比赛中,两支对抗的团队会通过调整各自的姿势、位置和使用身体力量来寻求平衡。

这有助于他们在拔河比赛中保持稳定并抵制对方的力量。

5.动量守恒:动量是一个物体的速度和质量之间的乘积,表示物体的运动量。

根据动量守恒定律,当两个物体相互作用时,它们的总动量保持不变。

在拔河比赛中,两个团队施加的拉力可能会改变队伍的动量,但整个系统的总动量会保持不变,这可能会导致一个队伍向后移动,而另一个队伍向前移动。

这些力学原理在拔河比赛中相互作用,解释了为什么一支团队胜过了另一支团队。

然而,需要注意的是,拔河比赛还受到一些其他因素的影响,如团队的体力、技巧和战略等。

拔河比赛中的力学原理

拔河比赛中的力学原理

拔河比赛中的力学原理拔河比赛除参加比赛的运动员多以外,还有更多的啦啦队员积极参与,所以,拔河比赛是常见的群众性体育比赛之一。

比赛时,最终获胜的原因是什么呢?当然是关注拔河比赛中两队运动员的拉力大小。

多数人认为:最终获胜的队拉力比较大。

学习物理过程中常说:不论哪一队赢,两队运动员的拉力是相等的。

物理学中能听到这样的理论分析:因为这两个力是相互作用力,所以,拉力大小总是相等的。

物理学中会看到这样的实验检验(1):在绳子中间接入弹簧测力计甲、乙,模拟甲、乙两队运动员进行拔河比赛时,甲、乙弹簧测力计示数相等,所以,两队运动员的拉力是相等的。

正确的答案是……?下面,对拔河比赛作一剖析,希望得到同行们指教。

1.受力分析对拔河比赛中两队运动员和绳子进行受力分析。

1.1 建立理想模型把拔河比赛中两队运动员和绳子看成理想的模型,在水平方向上受到的力如图1所示,甲队运动员受到二个力f甲、F甲’,绳子受到二个力F甲、F乙,乙队运动员受到二个力F乙’、f乙。

1.2 判定相互作用力F甲’与F甲是相互作用力,F乙’与F乙是相互作用力,根据牛顿第三运动定律可知,相互作用力的大小相等,即:F甲’=F甲、F乙’=F乙。

但是,绳子所受到的二个力F甲、F乙并不是相互作用力,所以,说“这两个力是相互作用力”是错误的。

1.3 F甲、F乙的性质甲、乙两队运动员进行拔河比赛时,甲队运动员拉力F甲施力物体是甲队运动员,受力物体是绳子;乙队运动员拉力F乙施力物体是乙队运动员,受力的物体是绳子。

从施力物体与受力物体可以看出F甲、F乙是可以不依赖于对方而独立存在,且F甲与F乙受力物体都是绳子,所以,F甲与F乙并不是相互作用力。

因此,力F甲与F乙的大小不一定相等。

(有关人员意识到F甲、F乙不是相互作用力时,就用附加“绳子质量不计”这样条件,是有违物理思维的。

)2.分析拉力大小绳子受到二个力F甲、F乙的大小决定着绳子的运动状态。

2.1 F甲=F乙当F甲=F乙时,绳子受到的力是平衡力,可以用牛顿第一运动定律解释。

拔河比赛中的物理知识与技巧

拔河比赛中的物理知识与技巧

拔河比赛中的物理知识与技巧拔河比赛,运用了“正压力”、“摩擦力”和“力矩”这三个物理概念。

在拔河比赛中,我们先来分析决定胜负的几种情况:1,输的一队被拉得站了起来,然后向前扑倒;2,输的一队被“原封不动”地拉动了;3,以上两种情况的综合情况。

第一种情况:是因为:以脚为轴点的力矩小,在对方的拉力作用下,人被拉得“转”了起来,于是,脚就被迫地向前移动,最终输了比赛。

第二种情况:是因为:脚与地面的摩擦力不够大,导致被“原封不动”地——脚擦着地面——拉动了,最终输了比赛。

第三种情况:综合以上两种情况进行分析,不难得出结论。

在拔河比赛中,运动员总是保持斜靠后的姿势——把来自于地面的摩擦力最大限度地转化为对绳的拉力。

作为力的来源,毫无疑问是来自于运动员的体重,以及鞋底与地面的摩擦系数。

但这只是前提。

要把这种前提转化为对绳子的拉力,才能制胜。

而技巧就在于:如何使这种转化达到最大!为了不让对方运动员把自己拉“转”,自己必须有一个相反的力矩——保持斜靠后的姿势——增加被拉“转”的难度。

但是这样一来,体重对地面的正压力将减小,增加了被“原封不动”地拉动的可能性。

在势均力敌的情况下,调整姿势的原则如下:1,在地面摩擦力足够,但已察觉到有被拉“转”的可能时,可将绳子稍放长一点,或者脚步稍作前移,以使自身有更斜的斜度——增加力矩——达到对绳的作用力增加的目的。

2,当人没有被拉起,但脚步已有滑动的趋势时,可以收一点绳子——将斜度调小一点——增加体重对地面的正压力,从而增加摩擦力。

或者利用凹凸不平的地形,增加摩擦力。

3,当你确认自己队友的体重大于对方队员时,你还可以在领队的指挥下,一齐猛然用力——绳子张力等值地作用于两队运动员——对方运动员被拉“转”的可能性会增加,还可能使对方“阵脚大乱”。

总之,选体重大的运动员,选摩擦系数大的鞋子,在抓绳子的地方预先缠一些东西(或:打结)以防止手打滑,掌握以上的调整诀窍,齐心,就能够使你取胜的可能性达到最大。

关于拔河比赛的物理原理

关于拔河比赛的物理原理

关于拔河比赛的物理原理
拔河比赛是一种竞技运动,其中两个团队通过拉拽一根绳子的对抗来争夺优势。

其实拔河比赛涉及到一些基本的物理原理,包括以下几个方面:
1. 重力和摩擦力:参与者在拉拽绳子时需要克服绳子的重力和地面的摩擦力。

绳子的重量越大,越难以拉动,而地面的摩擦力越大,帮助参与者更好地保持脚步稳定。

2. 动力学:拔河比赛涉及到力的平衡和施加力的方向。

参与者必须以团队合作的方式施加向后的力,以抵消对方团队的拉力,并尽量将绳子拉向自己的一侧。

3. 引力和分配力:拔河比赛中的参与者通常分为前排和后排,前排承担着更大的拉力和引力,他们需要对绳子施加更大的力。

后排参与者主要起到平衡和稳定的作用,以确保整个团队的力量成分均匀分配,避免力的不平衡导致被对方团队拉倒。

4. 范围限制:拔河比赛通常会在一个给定的范围内进行,这意味着参与者必须在限定的空间内施加足够的力来推动对方团队。

这个范围限制了团队可以施加的最大力量。

总的来说,拔河比赛涉及到物体力学中的力、摩擦、重力等基本原理,要求参与者通过合作、力的平衡和正确的施力方向来取得优势。

拔河比赛中的物理知识

拔河比赛中的物理知识

拔河比赛中的物理知识拔河比赛是同学们十分喜爱的一项体育运动,在拔河比赛中,是不是力气大的一方就一定获胜呢?在许多人的心目中答案似乎是肯定的。

然而事实并不是那么简单,我们学过了力学知识以后,就可以从多方面加以分析。

其实,拔河比赛是一个比较复杂的力学问题,其中包含了许多力学知识,既有作用力与反作用力,又有平衡力;既有重力、弹力,又有摩擦力。

对于每个队员的受力情况,可以用物体的一般平衡条件来分析;对于双方队员之间的相互拉力,由于绳子的质量较小可以忽略不计,因此可以用作用力与反作用力之间的关系来处理。

为了使问题简化,我们以每队为一个人来分析。

首先来分析拔河过程中每个队员的受力情况。

在拔河的过程中,双方之间的拉力是一对作用力与反作用力。

而每个人同时受到的力有:竖直向下的重力、地面对人向上的支持力、绳子对人向前的拉力、地面对人向后的摩擦力。

因为重力和支持是竖直方向上的一对平衡力,对每个人在水平方向上的运动不起作用。

在水平方向上起作用的是摩擦力和拉力。

而他们相互之间的拉力是一对作用力与反作用力,它们是大小相等、方向相反,分别作用在对方。

由此可见起胜负作用的仅仅取决于地面对人的摩擦力。

因为运动员的脚与地面接触,他会用力向前蹬地,对地面施加了一个向前的作用力,因此地面就对运动员施加了一个向后的反作用力,这一对作用力与反作用力是由于摩擦而产生的。

当拔河过程中两队处于僵持阶段时,作用在运动员身上的力有:对方向前的拉力和地面向后的摩擦力,它们也是大小相等,方向相反,作用在一条直线上,是一对平衡力。

当僵持阶段过去以后,起胜负作用的就要看地面对人的摩擦力与对方的拉力谁大谁小了。

若甲受到的摩擦力大于拉力,乙受到的摩擦力小于或等于拉力,甲就会把乙拉过去而成为胜者;若甲、乙两人所受的摩擦力都等于拉力,则两队就会处于相持阶段;若两人受到的摩擦力都大于拉力,则绳子的形变增大,马上转化成上面两种情况中的一种。

由此看来,决定拔河胜负的因素是多方面的,增大人与地面的摩擦力的方法也是多种多样的。

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拔河比赛受力分析
对拔河比赛的绳子的重力相对于拉力的大小来说实在可以忽略。

首先明确一点很重要——甲和乙之间没有直接的相互作用力。

然后我们来分状态分析:
僵持阶段,此时甲和乙,以及绳子都静止。

所以每一个都处于受力平衡状态,分对象分析:
对甲受力分析:此时甲受绳子给甲的力(因为甲拉绳子,此时甲跟绳子之间的摩擦力才是相互作用力)和地面给甲的摩擦力。

此两力是二力平衡关系,所以相等。

同理对乙受力分析:此时乙所受的绳子给乙的力(因为乙拉绳子,此时乙跟绳子之间的摩擦力也是相互作用力)和地面给乙的摩擦力。

此两力是二力平衡关系,所以相等。

对绳子,受甲和乙给绳子的摩擦力,此二力也是二力平衡关系,所以相等。

综上:当甲乙双方增大拉力时,只要处于相持阶段,他们的对绳子的拉力相等,他们所受的地面摩擦力也相等。

同理当匀速直线运动时,物体也处于平衡态,受力仍满足以上关系,
可能要问了,既然拉力相等,摩擦力相等,为什么会匀速运动呢,岂不是破坏了原来的静止状态?如果存在匀速阶段,经验告诉我们当然是很可能存在的。

两点:(以乙输掉比赛为例。


匀速前还应该有一个过程吧?当然,乙向甲的方向加速过程。

僵持时拉力和摩擦力不都相等吗?为什么会加速呢?根据牛顿第一定律,一定是乙的受力不是平衡力了。

双方在拔河时,为了赢得比赛,都会使劲的拉绳子,增大绳子所受到的拉力(所以,当绳子质量不够好时,我们还会见到拉断绳子的情景)。

但是人与地面间的静摩擦力就不能一直增大了,当到一定程度,绳子给人的力大于人所受到的最大静摩擦力时,比如此时的乙,那么乙所受的合力就不为零了,就是向甲的方向做加速运动,如果乙不能改变这种情形的话,一直向甲加速的话,无疑会输掉比赛。

怎么改变?调整姿态以增大与地面间的摩擦力是关键。

使加速变为减速,在输之前停住。

否则输掉比赛(还想有点罗嗦了,哈哈)。

比赛中的经验是一旦把对方拉动了一定要一鼓作气拿下比赛,不要给调整的机会。

如果不幸的是你被拉动时,一定要想怎么增大摩擦力,而不是只想怎么握紧绳子。

好了,就到这里吧,以此去做更全面的分析吧,比如此时甲的受力和运动。

最后强调:甲和乙之间没有直接的相互作用力(除了万有引力,哈哈,此处也实在太弱),而是甲与绳子,乙与绳子之间才是相互作用力。

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