一个有苍蝇的瓶子去称重,苍蝇在底部和苍蝇飞起来,重量会一样吗?

这是个很有意思的问题,从表面上看,瓶子、空气与苍蝇是一个整体(有密封的瓶盖),根据能量守恒定律,无论苍蝇在哪里,重量都不应该发生变化。但实际上,除了苍蝇在底部,重量会没有波动外,只要苍蝇在飞,重量就有波动,为什么这么说呢?我们一起来讨论一下。

首先,如果苍蝇在瓶中正中间悬停,那么这种情况与苍蝇趴在瓶底时的重量是一样的,这是因为当苍蝇趴在瓶底时,其中苍蝇、空气与瓶子都没有发生任何的改变,我们不妨将这个作为参照物,设为A。

当苍蝇在瓶子中正中间悬停时,根据牛顿第三定律,当两个物体相互作用时,彼此施加于对方的力,其大小相等、方向相反,而能够达到悬停,就证明正反作用力是一致的,所以瓶子整体的重量也不会发生任何的变化,此时的重量也为A。

除了以上两种情况外,其他情况下,我们很难得到重量A,而且重量要么是增大,要么减小,要么在不断的变化。为什么这么说呢?我们分下面三种不同的情况来说:

第一种:苍蝇向上飞(在瓶子中间垂直上升)。当苍蝇向上飞时,它必须通过挥动翅膀产生一个作用力,这个力还能抵消重力产生上升力,但是有一个问题,那就是瓶子是拧紧的,空气在其中是不流动的,所以当苍蝇挥动翅膀向上飞时,产生的力会作用于瓶底,产生比苍蝇重力更重的力,这样称重的结果必然要大于A。

第二种:苍蝇向下飞(在瓶子中垂直下降)。苍蝇向下飞,其实也不是向下飞,而是不飞时就能下落,此时苍蝇处于失重状态,与向上飞时恰恰相反,此时瓶子整体的重量会小于A、

第三种:乱飞。一只苍蝇被人抓住后放入了一个瓶子里,它势必会像无头苍蝇那样乱飞乱撞,此时就要复杂很多了,因为上面我们只考虑了苍蝇在瓶子中间上下移动,没有考虑苍蝇不在瓶子中间的情况,在这种情况下,瓶子的重量会一直不稳定,因为瓶子中只有苍蝇是移动的,如果将它们看成一个整体,苍蝇的移动就是重心的偏移,而且只要苍蝇不停的乱飞,重心就是一直在左右前后移动的,这样在称重时,我们是不会得到了一个固定的结果的。

而且在这个过程中,理论上只有苍蝇在一条直线上飞行,其重量是一样的,但是一旦不正常飞行,撞到瓶子的内壁上、底部、上部,测得的结果都是不一样的。当然,如果是苍蝇悬停在瓶子中或者趴在瓶子的任何一个部位,总重量都是不会发生变化的。

当然,我们这只讨论了瓶子闭口的情况下,在瓶子开口的情况下,这个结果又有差异了,因为少了瓶盖的阻挡,就等于少了一个向下的力,在这种情况下,除非苍蝇悬停或者爬在瓶子某处,否则也是不会得到重量A的。

因为当苍蝇挥动翅膀飞行时,瓶底的反作用力会将空气推出瓶口,这样瓶子的整体重量会有一个减轻的过程,当然,等到减轻到一定的量,外界的空气还会进入到瓶子中,如此往复直到进气与出气平衡时,重量才会稳定不变了。

当然了,想要测得这个结果需要非常精准的称重设备,因为普通的设备只要精确不到毫克以下,在开瓶口的状态下,你是测不出变化来的,这一点我们可以用一个空瓶子放到厨房称重器上,然后把手指升伸入其中测量一下,甚至把整个拳头都伸进去测量一下,与不放手指和拳头时的重量也是没有任何差异的。

综上,我们普通的称重设备连苍蝇的体重都称不出来(一只),所以无论是将苍蝇放到开口的瓶子里还是封闭的瓶子里,无论是苍蝇怎么飞,我们得到的称重结果也是没有变化的。但是,如果换一个能精准到称一只苍蝇体重的称重设备,这个实验的结果就与我们上面说的一样了,这是因为苍蝇虽然在瓶子中可以与瓶子看成一个整体,但是苍蝇是个动量,它有加速度、位置以及力的变化。

一个有苍蝇的瓶子去称重,苍蝇在底部和苍蝇飞起来,重量会一样吗?

这是一个很有意思的问题,实际上答案也并不单一,这个问题需要分多种情况进行讨论。

这涉及到一些常用受力分析。我们假设这个瓶子是密封的,先讨论最简单的情况:苍蝇趴在瓶子的底部,很显然,这个时候称出来的重量就是瓶子的重量加上苍蝇的重量,我们假设这个总重量为M1。

那么当苍蝇在瓶子内飞起来,称出来的重量又会是多少呢?

可能有些人会觉得,苍蝇飞起来后,和瓶子之间没有接触了,因此苍蝇的重力不会施加在瓶子上,这个时候称出来的重量应该等于瓶子的重量。如果你是这样想的,那可就错了,因为你忽略了一样东西,那就是内部空气的作用。

事实上瓶子内部的空气是苍蝇与瓶子之间传递力的桥梁。苍蝇飞起来后称出来多重,与苍蝇的飞行状态有关,需要进行分类讨论。

首先假设第一种情况:苍蝇悬停在瓶子内。

苍蝇之所以能够飞行起来,主要是利用了牛顿第三定律,苍蝇通过拍打翅膀将空气向下推,那么翅膀就会受到空气提供的一个向上的反作用力,这个反作用力与苍蝇的重力形成一个平衡力,保证了苍蝇能够悬停在空中不掉落。

实际上这些被苍蝇向下推的空气最终会作用在瓶底,而这个推力就等于苍蝇的重力,所以看似苍蝇没有与瓶子接触,实际上苍蝇的重力还是“间接”地施加在了瓶子上,所以当苍蝇悬停在瓶内,这种情况下称出来的重量=M1。

再假设第二种情况:当苍蝇向上做加速运动飞行。

我们同样可以按照上面的逻辑进行分析,苍蝇想要向上做加速飞行,其拍打翅膀对空气向下产生的推力必须>苍蝇的重力,这个向下的推力同样也会作用在瓶底,因此此时称出来的重量会>M1。

再假设第三种情况:当苍蝇向下做加速运动飞行。

我们可以用一个最简单特例来分析,假设苍蝇本来是悬停在瓶内的,这时它突然停止飞行,直接开始自由落体下落,很显然,这个时候苍蝇已经不需要空气“托”住它了,那么这个时候称出的重量会从M1瞬间变成瓶子的重量。

不过向下加速飞行,有可能这个加速度小于于重力加速度,也有可能会大于重力加速度。当加速度小于重力加速度时,苍蝇对空气向下的推力不足以抵消重力,这个时候苍蝇会向下做加速运动,但此时空气对瓶底向下的推力会小于苍蝇的重力,因此此时的称出来的重量<M1,但会>瓶子的重量。

当然苍蝇有可能向下飞行的加速度比重力加速度还要大,那么这个时候翅膀推力的方向就变了,翅膀需要将空气往上方推,从而受到一个向下的反作用力,这个时候才能加速度a>g。向上运动的空气会作用在瓶子的瓶口,反而抵消了瓶子的一部分重力,同样的此时称出来的重量<M1,并且会<瓶子的重量。

如果苍蝇是在瓶子内胡乱飞,实际上就是以上各种情况的不断变化而已。

当然以上讨论都是基于瓶子是密封的情况。如果瓶盖是打开的又不一样,区别就在最后一种情况:苍蝇向下飞行的加速度比重力加速度还要大的时候。这种情况下,空气是被苍蝇向上推,由于没有瓶盖,这个推力无法作用在瓶子顶部,因此瓶子无法受到一个向上的作用力,也就是说,苍蝇对空气产生的作用力没有作用在瓶子上。所以当苍蝇向下飞行的加速度比重力加速度还要大的时候,此时称出来的重量还是=瓶子的重量,而其它的情况的结果则与瓶子密封是一样的。

一个有苍蝇的瓶子去称重,苍蝇在底部和苍蝇飞起来,重量会一样吗?

苍蝇,瓶子里的空气,瓶子本身形成一个系统。

系统里的个体如何运动不影响整个系统的总质量(也就是重量),就算苍蝇在瓶子里飞起来,翅膀的振动对空气作用(与空气对苍蝇的托举形成一对相互作用力与反作用力),空气再作用到瓶子上,最终不影响称重重量。

一个有苍蝇的瓶子去称重,苍蝇在底部和苍蝇飞起来,重量会一样吗?

这里有两种结果:一是如果苍蝇在瓶子底部或者是在瓶子上面、当它处于静止的时候,这时称瓶子的重量便会是一样的,这是因为不管苍蝇在上面还是在下面、不管它在什么位置和角度、它的自身重量始终不变,所以称瓶子便不会有变化!二是如果苍蝇飞起来、在瓶子里忽高忽低的飞翔,这时称瓶子的重量便随时会产生变化:苍蝇往上飞、瓶子的重量便轻!这是因为苍蝇的翘膀和身体带动水气往上冲、这时瓶子的重量便轻!如果苍蝇往下飞、同样的道理翅膀和身体压迫水气,这时瓶子的重量便沉!如果是一只死苍蝇,无运动、无变化,这时不管怎么称瓶子、瓶子的重量会始终一致!所以、苍蝇的“动”与“静”是影响瓶子重量变化的关键因素!

一个有苍蝇的瓶子去称重,苍蝇在底部和苍蝇飞起来,重量会一样吗?

要看瓶盖是扣死的还是打开的。

如果瓶盖扣死,不管苍蝇在飞还是在瓶子的底部,重量是一样的,整体可以看做是一个系统,系统内的局部变化不影响整体。

如果瓶盖是打开的:苍蝇站在底部时,称重应该是这两者之和;如果苍蝇在瓶里飞,这时候的重量应该只有瓶子的重量,因为大气压通过打开的瓶口和外界相连,苍蝇作为系统一份子的因素不存在,系统已经被破坏。

一个有苍蝇的瓶子去称重,苍蝇在底部和苍蝇飞起来,重量会一样吗?

1⃣️向清水中滴墨水点儿,你会发现墨水像云彩弥散,这叫扩散。

2⃣️当室内有烟气时,一人进去,烟雾就向室外跑,进去多少人就排出多少烟雾,这叫占位排放,因为人占了多少空间,室内就要排出多少气体。

3⃣️一只苍蝇关在瓶子里因为排出了体型大的空气,苍蝇在瓶底与飞在瓶子空间,称重时都没有区别、这里还牵涉到地球引力的作用。

4⃣️大家都知道地球以每秒近500米的速度旋转,为什么直升机悬停在上空十分钟还始终垂直在老地方中心点,这飞机如同关在瓶子里的苍蝇,瓶子始终没有离开地心引力,它的总重因为引力没有改变,而飞机没有第一宇宙速度7.8Km/S冲出大气层,就只能跟随地心引力同时同步向东旋转,这就是"坐地日行八万里"的根据。

5⃣️人在太空出舱为何一点不动还在绕地球飞行,这是火箭发射用的时速7.8Km/S,不代表人就在太空没有重量了,人只是在太空变轻了(包括太空舱),所以瓶子里的苍蝇靠近地心引力,即使再小的质量,也会具备万有引力而坠落的,所以苍蝇悬在瓶子中空也具有一定引力(自重),通过以上理由证明,对瓶子两种称重,重量一定是一样的。

谢谢!

内容仅供参考,如果您需解决具体问题(尤其法律、医学等领域),建议您详细咨询相关领域专业人士。

版权声明:文章内容来源于网络,版权归原作者所有,如有侵权请与我们联系,我们将及时删除。

相关推荐