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时间最短(一)

更新时间:2010-03-17 14:56:19

有件事很怪:如果从高处沿一条直线下滑和沿一条曲线下滑,尽管曲线路程长,所用的时间反而短,你信不信?

当然,这条曲线不是一般的曲线,而是一条旋轮线,顾名思义,就是一个轮子转动时,轮子上某一点的轨迹。

如果从 a到 b,一条是直线 aB,另一条是半径为 r的圆周,以 aB为一个周期的旋轮线 aCB弧,即 aB弧=2πr。请你来说明旋轮线用的时间最短。

答:由于下滑力 f=mgcosα,在旋轮线的 a点处α角比较小,所以 cosα比较大,下滑力也比较大。

由于 f=ma,a为下滑加速度,同样,旋轮线的初始下滑加速度要比直线的大。

因此,从 a到 c比从 a到 o所用的时间少。

至于直线的后半段 oB和旋轮线的后半部分 cB段,虽然旋轮线的加速度比较小,但是后半段的时间只占总时间的一小部分,所以并不影响总的时间。

总之,由于旋轮线能使重力分解成的下滑分力最大,因此也就最节省时间。

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