问了ai一个物理问题,一个完全刚性的小球落到地面上会弹起么?

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jukiya

2025-05-01T08:51:57+00:00

突然想到的一个问题,刚性物体就是指这个是一个理想物体模型,无论受什么力都不会发生形变。一个刚性的小球落在地面上会发什么?当然这个地面也是刚性的,不会发生形变。
于是我问了一下ai,ai说小球不会弹起,但是感觉有点反直觉,以下是ai的回复:

如果一个完全刚性的小球掉在完全刚性的地面上,从理想化的物理模型来看,小球不会弹起。以下是具体原因:
1. 完全刚性物体的定义
完全刚性物体是指在任何外力作用下都不会发生形变的物体。在现实中,这种物体是不存在的,因为任何材料在受到外力时都会发生一定程度的形变,无论这种形变多么微小。
2. 碰撞过程分析
在完全刚性的小球和地面碰撞的情况下:
•  没有形变:由于小球和地面都是完全刚性的,碰撞时不会发生任何形变。形变是物体在碰撞过程中储存和释放能量的关键机制。例如,一个弹性小球在碰撞时会发生形变,形变过程中动能转化为弹性势能,随后弹性势能再转化为动能,使小球弹起。
•  能量无法储存和释放:由于没有形变,碰撞过程中无法将动能转化为弹性势能。因此,小球在碰撞时没有能量储存机制,也就无法通过弹性势能的释放来获得反弹的动力。
3. 理想化模型的结论
在完全刚性的假设下,小球与地面碰撞时,碰撞瞬间会发生以下情况:
•  力的传递:小球对地面施加一个向下的力,地面也会对小球施加一个大小相等、方向相反的力。然而,由于没有形变,这个力无法使小球获得反弹的动力。
•  能量守恒:虽然机械能守恒,但由于没有形变,能量无法在碰撞过程中被储存和释放。因此,小球不会获得反弹所需的动能。
4. 现实中的对比
在现实中,即使是硬度很高的物体(如钢球),碰撞时也会发生微小的形变。这种形变使得物体能够在碰撞过程中储存和释放能量,从而实现反弹。例如:
•  弹性小球:如橡胶球,碰撞时会发生显著形变,形变过程中动能转化为弹性势能,随后弹性势能再转化为动能,使小球弹起。
•  硬质物体:如钢球,虽然形变非常微小,但仍然存在。这种微小的形变使得钢球能够在碰撞后弹起,尽管弹起的高度可能较低。
总结
在完全刚性的理想化模型中,小球不会弹起。这是因为完全刚性物体没有形变,无法通过形变来储存和释放能量,从而无法获得反弹的动力。这种理想化模型虽然在理论上有其价值,但在现实中是不存在的。
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!~cσяρsε~!

没问题啊,反直觉是因为现实中不存在这种材料
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𝐍𝐢𝐜𝐨𝐭𝐢𝐧𝐞

没错的呀,两个都刚性就是这样的
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Caelifera

会生成纯热能吧
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天雨

按照无能量损耗的动量能量守恒正常反弹呗,有且只有唯一解,你只能理解为接触时间无限小,粘在一起是得不到动量能量守恒的解的
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jukiya

我又问了一遍ai,得到的回答:

如果一个完全刚性的小球掉在完全刚性的地面上,从理想化的物理模型来看,小球接触地面后的运动情况会非常特殊,甚至在某些情况下显得有些“矛盾”。这是因为完全刚性物体的假设与现实物理规律存在冲突。以下是详细的分析:
1. 碰撞瞬间的力和能量
•  力的传递:当小球接触地面时,根据牛顿第三定律,小球对地面施加一个向下的力,地面也会对小球施加一个大小相等、方向相反的力。然而,由于两者都是完全刚性的,碰撞瞬间不会发生任何形变。
•  能量守恒:小球下落时的重力势能完全转化为动能。在碰撞瞬间,由于没有形变,动能无法转化为弹性势能,因此能量无法通过形变机制进行储存和释放。
2. 小球的运动状态
•  理想情况:在完全刚性假设下,小球接触地面后,地面会对小球施加一个向上的力,这个力的大小足以阻止小球继续向下运动。由于没有形变,小球不会获得反弹的动力,因此它会停留在接触点上。
•  矛盾点:然而,从能量守恒的角度来看,小球下落时的动能并没有消失。如果小球完全停止运动,那么动能似乎无处可去,这与能量守恒定律相矛盾。
3. 可能的运动情况
•  停留在接触点:从最直观的理解来看,小球可能会停留在接触点上,不再运动。这是因为地面的反作用力完全抵消了小球的下落速度。
•  瞬时反弹:另一种可能的解释是,小球会在接触地面的瞬间立即反弹,反弹速度与下落速度相同。这种解释试图满足能量守恒定律,但与完全刚性物体的假设(没有形变)相矛盾,因为形变是能量转换的关键机制。
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TheCookieToRule

你这地面是水泥地、还是烂泥地、还是沼泽地茶
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Harjap

你想象成两颗中子星对撞,直接核聚变了。。。
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Sniiki

没有形变就不会有弹力,一般都是说完全弹性碰撞,才会讨论说小球怎么动
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Commander Wolf

动量守恒吗
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tokituba

中子星对撞
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atow

没问题啊
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crestfall

正常生活中的接触过程是小球碰到地面,因地面支持力开始减速同时发生形变,当速度为0时,因力产生的形变会恢复,将储存的能量释放,小球跃起。
地面和小球都为刚体的话,只有地面和小球相对速度变为0的过程,如果地面(比如是地球)可以运动,他会获得一部分小球的动能(因为个小球的质量比过大,并不明显),还有一部分会变为热能被释放。
如果地面也设定为不可移动,那动能大概会完全转化为热能
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おーたけ

俩球碰撞没学过?
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ELITE101KILLER

+ by [wh84373354] (undefined)

没问题啊,反直觉是因为现实中不存在这种材料

理想刚体差不多强度比水滴强吧
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Owennn

不会弹,如果不考虑摩擦、风阻这些因素,最后的效果跟一个弹性小球弹了n次最后静止在地面上一样。
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天雨

不会变热能的,绝对刚体任何地方都不会变形自然也不存在什么分子振动,凡是能压缩的物体碰撞时都会在内部产生声子从而无法完全弹性碰撞,完全弹性碰撞本来就只存在于微观世界或理想刚体
所以这压根没有任何问题,理想刚体就是完全弹性碰撞
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𝐶𝑎𝑚𝑒𝑟𝑜𝑛

你拿块石头扔地上看看会不会弹起来,能弹多高呗,按这推论不就行了?
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remu

AI说的是对的


但他没说结论


结论是想象不出来
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Neptnium

那你就需要重新定义这个模型了,因为这种模型并不细致到形变问题。