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[扁皮交流] 用高中物理知识推测初速与力量和拉距的关系

 火.. [复制链接]
发表于 2022-11-2 17:39:06 | 显示全部楼层 |阅读模式

从能量的角度看问题
拉开皮筋,人体做功,做功转化为弹性势能,弹性势能转换成动能和其他



根据胡克定律:F=kx(F是拉力,k是劲度系数,x是拉伸位移)

拉开过程的做功W=F1*x(F1是平均力。因为F是线性力,所以F1等于二分之一个F)


因此W=(1/2)kx^2=(1/2)F^2/k      ≈mv2



很明显能得出结论
1、拉开后的弹性势能与皮筋劲度系数是一次方关系,与拉距是二次方关系,这可以解释为什么皮筋拉极限能大幅提升动能
2、拉力F不变,k越大的皮筋最后弹性势能越小。也就是说,同样的发力,轻配皮筋做功更高打出来的动能会比厚皮筋更大

至于说松开皮筋后,弹性势能有多少转化成了动能,空气阻力和皮筋分子间的内耗怎么考虑,小弟实在缺乏专业知识无力探索
关于锥度,小弟有两几条猜测
1是由方程得知同F下对皮筋细段做功更高储能更大
2是皮筋细段重量轻,m小,v就大
3是皮筋分段的回弹速度不一造成内耗,锥度一定程度缓解了内耗,否则要解释小头拉大头时的回弹速度问题就只能从皮筋重量入手了。
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发表于 2022-11-2 20:04:29 | 显示全部楼层
关键点是拉力F和F1不是线性关系
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发表于 2022-11-3 00:19:41 来自手机 | 显示全部楼层
我也做过类似推理,也是按照弹性回弹推理的,不过皮筋是熵回弹,拉力与位移不一定是线性关系,不过我也搞不懂熵回弹位移和拉力的关系,应该可以借用弹性回弹来粗略推理皮筋特性。
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发表于 2022-11-3 13:37:13 | 显示全部楼层
扁皮其实际现在流行起来,无非就是在能带动同等质量的钢珠的情况下,扁皮的拉力更轻,回弹速度更快,从而给钢珠的速度相对越大,从而动能也越大。但是要注意,是在圆皮及扁皮能带动钢珠的前提下。
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发表于 2022-11-3 15:00:46 | 显示全部楼层
这个题目,是我一直渴望得到答案。
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发表于 2022-11-3 17:36:40 来自手机 | 显示全部楼层
这个题目昨天闹得我失眠了,有一堆似是而非的推论,不想发了,也不想再思考这个问题了,暂时认准了以下几个观点:
        1.越接近皮筋极限拉距,初速越高,越能发挥皮筋性能。最好能在95%以上极限拉伸比,如果兼顾皮筋寿命,90%的极限拉伸比比较合适。
        2.相同材质,同锥度,同横截面积的皮筋,多股的薄皮筋比单股的厚皮筋性能更好,可能表现在拉力更轻、初速更高、拉伸比更大。当然,寿命更低。
        3.拉伸比小的皮筋不是好皮筋。
        4.低初速要求(70及以下,比如射箭鱼镖大珠子等),圆皮比扁皮好,起码寿命更长。
      暂时先说这么多,个人观点,不求认同。
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发表于 2022-11-3 18:45:42 来自手机 | 显示全部楼层
关于第二点的依据:根据皮筋商介绍,皮筋有一个特点:同系列皮筋,皮筋越薄拉伸比越大。意味着相同拉距,极限拉伸时,薄皮筋需要的裁长更短,拉伸距离更大,结合弹簧振动频率与拉伸距离无关,既回弹到原点的时间相同,那么拉伸距离越大,速度就越快(前提是振子质量相同)。
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发表于 2022-11-3 21:08:32 来自手机 | 显示全部楼层
本帖最后由 练弓不辍 于 2022-11-3 21:44 编辑
昵称 发表于 2022-11-3 20:49
实还是忍不住再说一句,理论终归是理论,实践出真知。四股薄皮与厚皮两股,包括薄皮大片锥与厚皮小锥对比 ...


是的,我就是用的卡球弹弓,并且是十股的弹弓,实际使用8股皮筋(八2040拖四1745圆皮拖挂)+2股绑筋或者4股扁皮+2股绑筋(绑筋是做瞄准基线的)。
        皮筋是四股0.75  2012 150长,短拉,10珠,另+两股绑筋做瞄准基线。皮兜是六股大皮兜,这种配置拉力有点大,皮兜小了后手捏不住。
        双十一准备上个2515的锥度板和同款0.6皮筋。对比验证一下我的推论。
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