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力的传播速度最快是多少(远小于光速,光速,还是无限大)?

2024-08-27心灵

超光速的日经问题,就是孙悟空的金箍棒 。孙悟空推一下3亿米的金箍棒,力的传递就超光速了。孙悟空拿着3亿米的金箍棒轮一圈,金箍棒超了好几十倍的光速。为什么是孙悟空的金箍棒呢,因为这只存在于神话中,现实中没有这样的东西,现实的棍子受力会变形。

在物理学中,我们常常会遇到有关力的传播速度的问题。例如,一根铁棍一端受力后,另一端什么时候才会产生影响?对于这个问题,我们需要分清楚,实际上不是力的传播,而是变形的传播。

力的传播 vs. 变形的传播

首先,我们要明确一个概念:力本身并不是以某种速度传播的。力是一个作用,施加在物体上的某一部分,它会引起物体的变形或加速。而在一个固体介质中,受到力作用的部分会通过产生应力和应变,引起其他部分的变形,这种变形的传播才是我们要讨论的内容。

在固体材料中,变形的传播是以波的形式进行的,这种波称为弹性波。弹性波在材料中的传播速度是有限的,这个速度与材料的性质有关。

一维弹性波动方程的推导

我们以一根细长的均匀铁棍为例,假设它在 x 方向上延伸。设铁棍在平衡状态下的长