【有趣物理题4】沙漏疑难:哪个沙漏更重?

星宇飘零
2022-09-04 21:56 来自北京

今天(本文昨天写好的,所以其实是昨天……)群里讨论起这个问题,问题是这样的:两个一模一样的沙漏,沙子质量相同,一个沙子正在从上往下落,一个的沙子躺在下面,问:哪一个沙漏更重?

如果喜欢思考的同学先不要往下看,点开图片思考一下得到答案再继续往下看。

这个问题初看起来并不复杂,忽略空气阻力,沙子往下落的过程中处于失重状态,所以天平是称不出它的重量的,左边沙漏会丢失下落中的沙柱的重量,所以轻了一点。

但是当沙柱触底,其自由下落产生的冲击力应该等于沙柱中沙子失去的重力,忽略空气的话,这时沙漏重量恢复,测得重量与右边相同。

最后当沙漏漏完,沙柱顶部离开瓶颈,沙柱中的沙子失去的重力将小于沙柱底部的冲击力,左边沙漏将比右边重了一点。

所以如果上图是天平的话,天平会先向右倾斜,左边沙漏沙柱触底后恢复平衡,最后沙漏漏完瞬间天平向左倾斜。

然而我很快就发现问题了:前后减重和增重不对称!

前面减重的时间比后面增重的时间长一点,原因是前面的沙柱比后面的沙柱长……(前面沙柱是从瓶颈到瓶底的高度,后面沙柱是从瓶颈到最后沙面的高度)

所以问题出在哪?我已经知道问题出在哪了,不过这里先不说,大家猜一下,我计划另外写篇图文详细分析一下。欢迎关注。提示:这个问题其实相当复杂,喜欢解物理题的可以认真想一下,上面写的只是我开始的思考过程,不一定是对的,所以思考时不用受它影响。

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