动能定理的应用-动能定理应用

老张今天健身去了健身房，手里拿着一块大铁片，练得满头大汗，心想这玩意儿还能骗我？哪知过了半小时，那铁片居然越来越轻，手里的重量感也变大了。你猜如何着？这跟我小时候玩那个“沙袋”似的石头不一样，那石头的重量是固定的，如何扔都扔不了。可这铁片，扔下去的时候仿佛有点“巨物效应”，扔得再快，它居然会停下来，根本不会像石子那样飞得那么远。老张当时就懵了，心想这玩意儿到底是不小心掉了，还是被人扔下去的？ 后来他仔细一看，原来这就是个特殊的“动能陷阱”。
这玩意儿是个球洞大小的铁球，表面包着一层特殊的材料。当它被扔下去的时候，要是速度够快，它就会一直加速下去，直到撞到底部以外的地面，这时候它突然停下来，变得比刚刚重了。
要是速度不够，它就停在半空中，要么落地后弹跳起来。最绝的是，当它撞击地面后反弹回来的时候，它的速度恰恰又掉到了扔下去之前的那个数值。老张就纳闷了，如此一来一去，到底是它自己动了，还是被人给“怂”了？ 实际上这根本不是魔法，而是物理学的日常应用。在老张的例子里，他扔出的铁球，动能一启动挺大。按照牛顿定律，要是没有外力，它应当一直加速要么匀速飞行。但在这里，它撞到了地面，地面给它一个庞大的阻力，把这个动能“吃”了，铁球瞬间减速就连停下。后面反弹回来的时候，之前“吃”去的能量又派上用场了，加上铁球原本的动能，它又加速起来。整个过程就像是一场能量在压缩和释放的接力赛。 实际上咱们过日子也如此个理儿。
比如你开车，脚踩油门，车前进，这时候发动机给车供给了动力，能量从化学能转化成了动能。但你得管住车速，要是车速忒快，突然踩刹车，轮胎和地面摩擦力就把动能“吃掉”了，车慢下来。
要是你不踩刹车，车就匀速跑，动能也就在那儿躺着。
这时候发动机一旦熄火，车就停在那儿不动了，要不就你踩下刹车要么引擎持续供货。
这跟老张扔铁球有点神似，只不过我们不用铁球，用脚板。 说到这儿，还得给大伙儿普及个概念，啥叫“动能”。好办来说，动能就是物体内能的一局部，跟物体的质量和速度相关。公式是 $E_k = frac{1}{2}mv^2$。
你看，速度平方的关系，意味着速度略微大一丁点，动能就暴增大量。老张扔的那个球，要是速度不够，它根本停不下来，飞出去再飞回来，速度可能还是原来的两倍，那能量可就成倍增添了。
要是速度刚好，它就能反复吞吐能量，实现这种特殊的运动状态。 再举个例子，咱们看那种赛车。赛车在路上冲得忒快，动能庞大，一旦遇到悬崖要么坑，速度瞬间归零，动能瞬间消亡，人就得怂了。但要是赛车是通过“能量转换”的方式前进呢？比如你在山地道上玩飞人，看着速度越来越快，实际上你是在用脚步踩在地面上，把肌肉里的化学能，转化成了动能，然后传给脚下的飞轮，飞轮再传给车身。
这时候，你的脚就不停地蹬地，每一次蹬地，生物化学能就转化成机械能，推着车走。
要是车再快一些，这时候车踩得更深，脚蹬得再狠，动能就更大。
要是车再慢一点，那速度就小，能量就少。 这就跟老张那个铁球有点像，它不是靠脚踩，而是靠撞。当它撞到底部时，动能被地面“拿走”，然后反弹时，“返还”给车。
这时候，车就不再依赖脚蹬了，而是依赖刚刚储存的能量。
要是车停下来，能量就没了，车就停在那儿不动，要不就有外力推它。 实际上这种原理在生活中的应用特别广。
比如压缩弹簧，你压一下弹簧，弹簧里储存了势能，这是能量的一种形式。当你释放弹簧的时候，势能又转化成了动能，推动物体运动。
要么像过山车，你在轨道上坐得越低，速度越快，动能越大。到了最高点，速度为零，动能最小，势能最大。整个过程就是动能和势能在来回转换。 老张那个铁球最神奇的地方在于，它能把“能量”这种看不见摸不着的东西，通过碰撞的形式“给人”了。
那会儿人们可能认定能量是某种实体，目前知道了它实际上就是通过运动表现出来的。当你扔那个球的时候，你实际上是在把生命里的能量“送”给它，让它去撞地，再去反弹。 故此啊，下次扔东西的时候，可得小心点。别扔得忒快也别扔得忒慢，要是扔得刚刚好，下次反弹回来，说不定还能把这个动作再重复一次。
毕竟，世界里的能量，就像老张那个铁球一样，一直在“进”和“出”之间跳着圆舞。