趣味物理:猎人、松鼠与平抛运动
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松鼠,是哺乳纲啮齿目中的一个科,其下包括松鼠亚科和非洲地松鼠亚科,特征是长着毛茸茸的长尾巴、匀称灵活的身体。根据生活环境不同,松鼠可分为树松鼠、地松鼠和石松鼠等。与其他亲缘关系接近的动物又被合称为松鼠形亚目。全世界近35属212种,中国有11属24种,其中岩松鼠和侧纹岩松鼠2种是中国特有动物。
它们主要以橡子、栗子、胡桃等坚果为食,也喜欢吃松籽,常到针叶林寻松籽吃,也吃松树的嫩枝叶、树皮、菌类以及昆虫、小鸟等。有贮藏食物的习性。
松鼠的生活习性不同于其它动物,很喜欢在光天化日之下活动,特别在清晨更为活跃,常常在树干和树杈间窜来跳去,一会觅食,一会玩耍,无拘无束,好不自在。松鼠没有冬眠的习惯,但在数九隆冬的季节,也畏寒怕冷不甚活跃。特别是严冬刮烟炮的天气出窝时间较短,通常上午9点左右出来活动1~2小时;下午1点多钟再出来活动1~2小时,其它时间呆在窝里不动。松鼠有一个习惯就是不管天气怎么寒冷,它都不在窝里吃食,而是坐在树枝上,面向朝阳,前肢抱着食物送入口中,津津有味地咀嚼品尝,时而竖耳侧听,时而转动双眼环顾四周,举止滑稽,令人发笑。这样造成了松鼠能很敏锐地察觉周围的危险,从而逃跑,松鼠善于爬树,从很高的地方跌下来也没事。所以有时候松鼠也回下跳。
那么问题来了:
例题:一个猎人水平端着一把猎枪,瞄准了与枪在同一高度的一只松鼠,被警觉的松鼠发现了,在猎人扣动扳机的同时,松鼠跳下做自由落体运动,问猎人是否能打到松鼠?
解析:猎人可以打到松鼠,因为枪口水平,子弹射出枪口的时候,初速度是水平的,忽略空气阻力的情况下,子弹只受重力,将做平抛运动,松鼠在同一高度同时做自由落体运动。这个时候我们把子弹的平抛运动分解为水平方向的匀速直线运动和竖直方向的自由落体运动,也就是,子弹在竖直方向的运动规律与松鼠是一模一样的,也就是下落快慢相同、相同时间下落相同的高度,这样的话就恰好击中了松鼠。
请看下面视频示意,应用平抛运动的知识比较夸张地呈现了子弹击中松鼠的过程。
变式题:请问此时松鼠做以下哪个动作就可以逃过一劫?
A 直接从树上跳下
B 向枪口的方向跳下
C 背向枪口的方向跳下
D 向上跳窜爬树走
参考答案:D
小编总结:上面例题是一种比较夸张的呈现场景,现实当中子弹速度很快,击中目标的时间很短,不会下落很多,但终归会下落一些,所以,有经验的射手在射击的时候,都会把准星往目标适当地上移一点点。
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