李澤寧

摘 要：利用機(jī)械能守恒定律和沖擊力計(jì)算公式，對(duì)一則公益廣告包含的物理學(xué)問(wèn)題進(jìn)行研究，不斷提高認(rèn)識(shí)問(wèn)題分析問(wèn)題解決問(wèn)題的能力。

關(guān)鍵詞：高中物理;能量守恒

前些天，從我家附近停車場(chǎng)經(jīng)過(guò)時(shí)，欄桿上的一則公益廣告吸引了我。公益廣告的題目叫做《一個(gè)雞蛋的威力》，“它只是一顆小小的雞蛋，但也可能是殺人‘兇手’。一個(gè)重30克的雞蛋，從4樓落下會(huì)讓人頭起腫包，從8樓落下會(huì)讓人頭皮破損，從18樓落下會(huì)砸破人的頭骨，從25樓落下可致人當(dāng)場(chǎng)死亡?！?/p>

在響應(yīng)和認(rèn)同這則廣告所提出的“共同譴責(zé)高空拋物的行為”倡議的同時(shí)，我一直在思考，能不能用學(xué)習(xí)的物理知識(shí)，從科學(xué)的角度解析這個(gè)問(wèn)題呢？一顆雞蛋大小的物體能夠?qū)θ嗽斐啥嗝创蟮膫δ?？于是我就開始了進(jìn)一步的研究。

一、物理學(xué)原理

1、機(jī)械能守恒定律：是動(dòng)力學(xué)中的基本定律，即任何物體系統(tǒng)如無(wú)外力做功，系統(tǒng)內(nèi)又只有保守力做功時(shí)，則系統(tǒng)的機(jī)械能（動(dòng)能與勢(shì)能之和）保持不變。就雞蛋落地這個(gè)論題來(lái)說(shuō)，是勢(shì)能和動(dòng)能的轉(zhuǎn)換，公式為mgh=mv2

2、沖擊力計(jì)算公式：Ft=mv F為平均作用力，t為時(shí)間，m為物體質(zhì)量，v為速度

二、相關(guān)假設(shè)

1、假設(shè)一個(gè)雞蛋質(zhì)量為30克;

2、假設(shè)每一層樓高3.5米，則4層樓高度為14米，8層樓高度為28米，18層樓高度為63米，25層樓高度為87.5米;

3、通常物體與地面的碰撞時(shí)間是很短的，速度越快，碰撞時(shí)間越短，假設(shè)4個(gè)高度下碰撞時(shí)間分別為0.1秒、0.06秒、0.04秒、0.02秒。

4、由于雞蛋為橢圓形，受空氣阻力的影響較小，假設(shè)風(fēng)阻可以忽略不計(jì)。

三、分不同的高度計(jì)算相應(yīng)的沖擊力

1、14米高沖擊力計(jì)算。

第一階段，計(jì)算雞蛋落到人頭上的速度。

根據(jù)假設(shè)，m=0.03千克，h=14米，g=9.8米/秒2。

根據(jù)勢(shì)能動(dòng)能轉(zhuǎn)換公式，可以得到雞蛋落到人頭上的速度，

v==16.22（米/秒）

第二階段，雞蛋沖擊人后短時(shí)間內(nèi)速度減為0，計(jì)算沖擊力。

根據(jù)假設(shè)，t=0.1秒。

根據(jù)沖擊力計(jì)算公式，F(xiàn)=mv/t=0.03×16.22÷0.1=4.87（牛頓）

2、28米高沖擊力計(jì)算。

第一階段，計(jì)算雞蛋落到人頭上的速度。

根據(jù)假設(shè)，h=28米，g=9.8米/秒2。

根據(jù)勢(shì)能動(dòng)能轉(zhuǎn)換公式，可以得到雞蛋落到人頭上的速度，

v==23.43（米/秒）

第二階段，雞蛋沖擊人后短時(shí)間內(nèi)速度減為0，計(jì)算沖擊力。

根據(jù)假設(shè)，m=0.03千克，t=0.06秒。

根據(jù)沖擊力計(jì)算公式，F(xiàn)=mv/t=0.03×23.43÷0.1=11.72（牛頓）

3、63米高沖擊力計(jì)算。

第一階段，計(jì)算雞蛋落到人頭上的速度。

根據(jù)假設(shè)，h=63米，g=9.8米/秒2。

根據(jù)勢(shì)能動(dòng)能轉(zhuǎn)換公式，可以得到雞蛋落到人頭上的速度，

v==35.14（米/秒）

第二階段，雞蛋沖擊人后短時(shí)間內(nèi)速度減為0，計(jì)算沖擊力。

根據(jù)假設(shè)，m=0.03千克，t=0.04秒。

根據(jù)沖擊力計(jì)算公式，F(xiàn)=mv/t=0.03×35.14÷0.04=26.36（牛頓）

4、87.5米高沖擊力計(jì)算。

第一階段，計(jì)算雞蛋落到人頭上的速度。

根據(jù)假設(shè)，h=87.5米，g=9.8米/秒2。

根據(jù)勢(shì)能動(dòng)能轉(zhuǎn)換公式，可以得到雞蛋落到人頭上的速度，

v==41.41（米/秒）

第二階段，雞蛋沖擊人后短時(shí)間內(nèi)速度減為0，計(jì)算沖擊力。

根據(jù)假設(shè)，m=0.03千克，t=0.02秒。

根據(jù)沖擊力計(jì)算公式，F(xiàn)=mv/t=0.03×41.41÷0.02=62.12（牛頓）

四、結(jié)論

根據(jù)上述計(jì)算，從4層、8層、18層、25層樓的高度墜落的雞蛋，人受到的沖擊力分別為4.87牛頓、11.72牛頓、26.36牛頓、62.12牛頓，隨著高度的增加，沖擊力更幾何倍數(shù)增長(zhǎng)。一顆雞蛋，如果被我們食用，能夠增強(qiáng)我們的體質(zhì)，如果被當(dāng)作高空拋物，卻能夠給別人帶來(lái)巨大的傷害。趨利避害，舉手之勞，文明行為從我做起，從一點(diǎn)一滴做起，應(yīng)當(dāng)是大家的明智之選。

在寫這篇短文的時(shí)候，發(fā)現(xiàn)了自己在物理知識(shí)方面的欠缺還非常多，比如沖擊力計(jì)算的時(shí)間是假設(shè)的，有主觀臆斷之嫌，現(xiàn)實(shí)中風(fēng)阻系數(shù)等因素都沒有考慮進(jìn)去，這些都是需要我在下一步學(xué)習(xí)中不斷思索、不斷提高，進(jìn)一步提高分析問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力。