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很多人可能都荡过秋千,但绝大多数人却可能从没想过,为什么我们摆腿就能让秋千荡起来?秋千能不能荡过横杆?秋千究竟能荡多高呢?

秋千是怎样摆动的?

秋千其实就是一个钟摆,它由一个固定的横杠和一根绳子组成,绳子的一端绑在横杠上,另一端绑着一个板子。当小朋友坐在板子上时,他们的重量会拉住绳子,使绳子保持紧绷。这时,如果有人推一下秋千,或者小朋友自己用力向后一靠,秋千就会开始摆动。

秋千摆动时会受到三个力的作用:重力、拉力和阻力。重力是地球对小朋友和秋千的吸引力,它总是垂直向下的。拉力是绳子对小朋友和秋千的拉扯力,它总是沿着绳子的方向的。阻力是空气对小朋友和秋千的阻碍力,它总是跟秋千的运动方向相反的。

这三个力会影响秋千的速度和方向。秋千在最低点时,重力势能完全转化为动能,这时候速度最快。秋千在最高点时,动能又完全转化成势能,速度最慢。而阻力则总是减少秋千的速度,让它摆动的幅度越来越小。

为什么摆腿可以让秋千荡起来?

如果没有任何外力,秋千会一直这样摆动,但是由于阻力的存在,秋千会逐渐减速,最后停下来。如果我们想让秋千荡起来,我们就要给它一些外力,让它的速度增加。这个外力就是我们通过摆腿产生的。

摆腿为什么会产生外力呢?这是因为我们通过改变身体姿势,改变了秋千的长度和重心,而长度和重心正是秋千运动的关键。当秋千向前摆时,我们把腿伸直,秋千就变短了一点,这样它的速度就会增加一点。当秋千向后摆时,我们把腿弯曲,秋千就变长了一点,这样它的速度就会减少一点。这就相当于我们在合适的时机给了秋千一个推力或拉力,让它的速度增加或减少。如果我们每次都能做到这一点,那么秋千的速度就会越来越快,荡得越来越高。

秋千最高能荡多高?能荡过横杆吗?

那么,秋千最高能荡多高呢?这个问题其实没有一个确定的答案,因为秋千的最高高度可能受到很多因素的影响,比如秋千绳的长度、摩擦力、空气阻力、人的重量和动作等。

不过,理论上,秋千的最大角度是90°,因为这时秋千绳呈水平状态,也就是说秋千绳的拉力与重力的垂直分量相等,而重力的水平分量为零。这时秋千绳没有向心力,人也没有向心加速度,所以人会失重,秋千绳也不再紧绷。

如果人想要再荡得更高,就必须用外力来改变秋千绳的方向,比如用手抓住横杠或者其他物体,这样才能产生新的向心力和向心加速度。但这已经不是荡秋千了,而是做圆周运动了。

这也就可以回答另一个问题了,不借助于外力,软绳秋千不能荡过横杆高度。