Question

一道物理题引起的深思，一个关于物体平衡的问题！

物体平衡是根据牛顿第一定律来定义的，即物体不受外力或所受合外力为0，物体保持静止或匀速直线运动。
而牛顿第一定律被称之为惯性定律，它是被确立在惯性参照系下的一个定律。然而，何为惯性参照系？满足牛顿第一定律的参照系就是惯性参照系。显然，这里的定义是一个互相证明的逻辑，也就是说，惯性参照系不是绝对的！通常，我们都是以地球参照系作为既定参照系，这是习惯；在地球上，地球参照系也是惯性参照系，也满足牛顿第一定律，但是，当我们把目光放大，在火星，在木星，地球参照系就是非惯性的了。那么，原先在地球参照系上被定为已经平衡的物体，或许它就不平衡了……
举个简单的例子：匀速圆周运动是不平衡的，匀速直线运动是平衡的；在一条笔直的高速公路上匀速行使的汽车，在地球参照系里，它是平衡的；然而脱离地球，我们可以看到，实际上汽车是在做一个匀速圆周运动，它有离心力，也就是说汽车在运动的时候对地面的正压力要小于它静止的时候！同样的例子，在一列火车中匀速直线前进的人，他是平衡的，但是如果火车现在在加速，在地面上的人看着他就不是平衡的了……
那么，有一个物理题，说的是一汽车匀速驶向一拱形桥梁，有4个答案选项：A汽车受合力为0，B汽车平衡，C汽车机械能守恒，D合外力做功为0。该选哪个答案？昨天我选了AB，因为毕业有好多年了，高中的物理定义有些生疏，今天特意去翻了一下，昨天边聊天边回答问题，一心两用，结果被无数十个人狂骂……很多人都说选D，D的说法其实很不严谨，物理是一门严谨的科学，谁规定了拱桥的两端一定要在同一海拔高度？既然没有这样的规定，即使是整个过程，你也不能说它机械能守恒合外力做功为0不是？另外，有一个朋友举例说自由落体的时候重力做功了，但机械能守恒。我要说的是，这个说法虽然正确，但是不能用来排除C和D的相关性。重力是保守力，保守力做功，机械能守恒；但是耗散力（比如摩擦力）做功机械能就不守恒！而汽车在桥上能匀速行使，所以摩擦力做功了，那么这和自由落体就失去了比较性！
剩下的AB，诚如之前所言，在地球参考系确实是错的，但是真的把目光放宽，汽车径向上离心力与向心力平衡，切向牵引力、摩擦力和重力的切向分力组合平衡，受力平衡了，那么汽车本身自然也平衡了……就向卫星，如果它的径向力不平衡，那么它要么飞走要么坠毁。在这个问题上，D既然不严谨，和刚才分析一样，我认为它和C都是该排除的，如果不把参考系变换成对地球而言的非惯性参考系，那么，这道题明显可以认为它是没有答案的！！！这里，我觉得有必要呼吁一下高考或者中考出题的老师，不要为了考倒考生而尽出些匪夷所思不合实际或者就是这样一个错漏百出的题目，这简直是对物理学的侮辱！
继续这个问题，希望大家把这个平衡的问题讨论下去……我将在15天之后才关闭问题讨论！

Answer 1

1,这个是物理题目,如果楼主要说海拔不同,我只能说,你没有错.但是,这道题目你就得不到分.因为你完全不知道出题人的初衷,他只想让你解出这个理想模型下的理想题目.我高中的时候也有类似问题,老师也不会跟你多纠缠,只会告诉你:"如果考试你这么想,你就要吃亏了."所以,为了分数,默认条件下,桥梁左右海拔就是一样的.这就是中国应试教育.
2,汽车受到桥面的支持力,受重力,受地面摩擦力.由于汽车自己有动力,所以,可以把汽车的动力和摩擦力一起看做是一个给汽车提供沿桥面切线方向向上运动的外力.总的来说,就这么3个力..由于汽车做匀速圆周运动(因为看的是某一瞬间,只要有曲率半径,就能看成是以曲率半径为半径的圆周运动,也就是和桥梁是否是圆周的无关)所以,一定有合外力提供的向心力.且由于这个向心力,导致汽车的速度方向一直在发生改变.(注:向心力并不是其他力,而是前3个力的合力).既然所受合力不为0,切汽车的速度在随时改变.所以,AB选项可以排除.势能和动能合称机械能.汽车速度没有改变,动能没有改变.而他的海拔提高了,所以势能发生了改变.当汽车再下桥之后,h回到原来的值,其势能又和上桥前一样,所以下桥后和上桥前的机械能是一样的.机械能不改变,自然合外力做功为0.但是在桥上行驶时,机械能在改变.既然在桥上行驶的过程中机械能都发生了改变,那么肯定有合外力给他做功,不然能量不守衡.
3,我个人感觉楼主的题目应该更详细点,因为,题目说是驶向桥梁.如果按照题目,那连桥都没上,我以上的考虑就多余了,就是很简单的婴儿题了.如果把题目详细成"汽车驶过桥梁"或者"汽车驶过桥梁的过程中"那么就有2个不同的答案了.如果是考虑过桥前和过桥后的2个起始和终结.那么过桥的过程就不考虑,前后速度一样,高度一样,肯定得出C选项正确.如果考虑行驶过程,那么高度随时都在改变,所以势能在改变.所以这个时候C选项就不正确.如果C都不正确,那么D肯定也不正确.
总结:题目为:汽车匀速行驶过一座桥梁. 答案:C,D
题目为:汽车匀速行驶在一座桥梁的过程中.答案:无
由于暂时考虑出题目者不是无聊或脑残,所以不会出没答案的题目.所以答案是第一中题目情况,为CD.

Answer 2

由于汽车是过拱行桥，走的不是匀速直线运动，自然合外力不为0，也就是受力不平衡。AB错。
汽车匀速驶过拱形桥，动能不变（E=1/2*mv2)，重力势能先增大后减小（E=mgh)，机械能不守恒。C错。
取汽车上桥的瞬间为初状态，下到桥下为末状态，动能不变，根据动能定理，合外力做功等于物体动能的变化，(W=Ek'-Ek)，因此，合外力做功为0。D对。
做题目要善于揣摩出题者的意思，不可太吹毛求疵。

Answer 3

一汽车匀速驶向一拱形桥梁，有4个答案选项：A汽车受合力为0，B汽车平衡，C汽车机械能守恒，D合外力做功为0.
驶向拱桥，功是一个过程量，不说清楚一个什么样的过程怎么确定做功多少。如果在拱桥上做匀速运动肯定受力是不平衡的。匀速圆周运动不是一个平衡体系的，好多年没看物理了，用词可能不恰当，权做一个讨论吧，该问题的命题不够严谨，没有说明过程，不过若是在拱桥上匀速运动，显然AB是不对的。

Answer 4

像这些在地球上的运动通常以地球为参考系。
1，如果是汽车在拱桥上匀速通过。
首先如果物体所受合外力为零，则其加速
为零，而汽车在拱桥上匀速运动，是指其速度大小不变，其速度方向却在变化，所以汽车有加速度，而且其加速度大小不变，但方向在变，其加速度方向比较复杂，这里不展开说明。所以A错。B项说明不够清楚，平衡分受力平衡和转动平衡，这里显然汽车合外力不为零，但其转动是平衡的。C项，其动能不变，但其重力势能在变，所以机械能不守衡，C错。再由动能定理，其动能的变化量等于其合外力所做的功，所以D正确

Answer 5

“驶向拱桥”就是没到拱桥
那讨论拱桥就是没意义的
楼主就是闲着无聊
这题就是错了
能咋？