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【已解决】 发条青蛙玩具弹跳的工作原理是什么?

没弹簧时,光发条的势能带动曲柄向下的力不足以抬起机芯,加弹簧后,往下摁的时候等于是外力给弹簧积蓄了一部分弹性势能,弹簧势能释放加上发条带动的曲柄可以抬起机芯,结终点时由于惯性冲到空中。在空中时,弹簧仍拉住蛙腿,防止蛙腿空转,此时弹力仍大于等于曲柄的力,可判断弹簧最短长度仍存在形变。向下过程时,青蛙整体落地时的惯性+机芯重力+曲柄作用于腿、腿给机芯向下的反作用力,那么总结就是青蛙整体向下的动能+机芯和蛙壳重力做功+发条带动曲柄向上给弹簧充能(我的问题就是在这,机芯向下运动时,给弹簧充能的过程中曲柄是否参与了做功呢?我觉得此时曲柄也是做了功的),此时的过程相当于第一次手指按压青蛙的过程,往后循环反复。

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最佳答案 2024-03-20 00:00

发条青蛙弹跳的工作原理涉及到力学中的势能、动能、弹性能以及惯性等概念。以下是对您描述的过程的分析:

  1. 发条储存能量:首先,通过手指将发条拧紧,这个过程中,手指对发条做功,将能量以势能的形式储存在发条中。

  2. 发条释放能量:当发条被释放时,它开始旋转,将储存的势能转换为机械能,带动机芯中的曲柄旋转,这个过程中,发条对曲柄做功。

  3. 曲柄与弹簧的相互作用:曲柄继续旋转并将能量传递给弹簧,使弹簧受到拉力并储存一部分弹性势能。此时,曲柄对弹簧做功,因为它使弹簧发生形变。

  4. 弹跳动作:当曲柄将足够的能量传递给弹簧时,弹簧的弹性势能和发条的机械能共同作用,抬起青蛙的机芯,使其弹跳。在这个过程中,弹簧的势能转换为机芯的动能。

  5. 弹簧的控制作用:在空中,弹簧拉住蛙腿,确保在落下时能再次储存能量。在这个阶段,弹簧并没有做功,而是起到控制和恢复形状的作用。

  6. 落地与能量循环:当青蛙落地时,由于惯性和机芯的重力,机芯继续向下运动,同时,曲柄继续旋转并开始为下一次跳跃积蓄能量。在这个过程中,曲柄继续对弹簧做功,因为它使弹簧再次储存弹性势能。

总结:在整个过程中,曲柄是参与做功的。它在发条释放能量时对弹簧做功,使弹簧储存弹性势能,并且在青蛙落地时,曲柄的运动帮助弹簧储存能量以准备下一次弹跳。因此,曲柄在这个循环中起到了关键的作用,它不仅传递能量,也参与了能量的转换和储存。

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  • 匿名 提出于 2024-03-17 13:11

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