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【腦洞】一根30萬公里長的棍子,如果揮舞起來,末端速度能否超光速?
2023/05/12

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愛因斯坦曾下定結論,光速是宇宙中速度的上限,任何物體的運動速度都無法超過光速,許多人對這個理論抱有質疑態度,并且還想了一些超越光速的方法:

比如一個足夠長的棍子

假如把一根長達30萬公里的棍子一端沿固定點旋轉,就像在揮動它一樣,那麼當我一秒揮動一周時,根據圓周長公式可以計算出棍子的另一端線速度為每秒188.4萬公里,相當于六倍光速。

這樣來看只要棍子足夠長,速度也會越來越快,超越光速豈不是輕而易舉?

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然而事實真的是這樣嗎?

首先在現實世界中,我們根本找不到不會變形的 絕對剛體,即形狀不會發生改變的物體,任何物體在受力后,都會或多或少的變形,只不過平時我們會施加的力都不大,變形可以忽略不計,因此可以近似的把物體看作剛體。

比如當我們把手扶在鐵棒上時,鐵棒的形變可能只有幾個金屬原子那麼大,當然難以發現形變。

不過假如物體再大一點,事情就不一樣了,即便是澆筑水泥的鋼筋,在長達數米后揮起來也會像鞭子一樣甩,形變開始異常明顯起來,也許有人說是鋼筋太細了,我們的棍子可以造的粗一點,但在生活里我們有時能看到當風刮的太大時,

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矗立的高樓也會發生微微的擺動,更別說長達幾十萬公里的棍子了。

這是因為當物體受到外力變形時,它的內部也會產生相互作用力,被稱為機械應力,這種力使它們恢復到變形前的初始狀態,受到機械應力的作用, 這根30萬公里的棍子一定會斷裂,

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