Re: [問題] 一個困擾我很久的問題...

[arcross (阿插)]

※ 引述《ptgeorge2 (左輪小手槍)》之銘言：
: https://i.imgur.com/6VhCj5y.png
: 牛人的電梯到底靠什麼運作的啊?
: 夜精靈有魔法
: 不死族也有魔法
: 牛人電梯是什麼能量啊?
: 莫非是十二黃金猛牛?
: 也不對啊，沒看到繩子之類的
: 有大神能解釋嗎= =


你好，擁有十五年經驗地精工程學經驗的我來回答您的問題。


如果只有單一個電梯，要拉動單一電梯需要克服重力，所以會覺得很重很難拉。

但，如果有兩個電梯，兩邊的載重相等，兩邊的重力會互相抵銷。
當一號電梯下降而二號電梯上升，就能想像是一號梯用力往下拉繩子把二號梯往上拉。
所以理想狀況下兩梯一升一降是不需額外提供能量的(暫時忽略摩擦力等)。
兩個電梯的動能和位能自成一個封閉系統，能量守恆。

到此，我們了解到兩個電梯變換高度是不需要額外提供能量的。



但這時候又有了另一個問題:

靜止的時候能量守恆，動的時候也是能量守恆，
那麼如何讓他維持動態平衡而不是靜止平衡?

我們可以把輪流上下的電梯的運動視為簡協運動，像是鐘擺或彈簧那樣。
雖然一直在動，但卻一直維持動態平衡，運動模式不會改變。

所以若是能在電梯加裝一個儲存彈力位能的裝置，
讓彈力位能、位能、動能三者互相轉換，就能讓他維持動態平衡。

儲存彈力位能的裝置簡稱彈簧，在這邊牛頭人的設計是利用螺旋型的彈簧，也就是發條。
在兩電梯之間連接的輪軸處加裝發條，如圖:

https://i.imgur.com/jy23t0y.png

以發條的彈力位能控制輪軸轉動，進而控制電梯上下。


現在你可能有第三個問題:

一直動下去不就是永動機? 黑科技諾貝鵝講好棒棒?

這是個低端問題，此電梯系統沒有吸收或產出任何形式的能量。
就像我前面提到的，能量只是在這個封閉系統內部變換型式。


盲點來了，且電梯系統自成封閉系統，沒人的時候他確實自己一直上上下下，
那要怎麼拉額外的人?

回答這個問題前，我們再看一次發條的結構:

https://i.imgur.com/sSrp6B4.png

我們可以發現發條能存儲的彈力位能大於電梯的重量。

也就是說，當有一個玩家踩進電梯，這個額外重力變化能夠被發條吸收。
當這個玩家離開電梯後，發條再釋出該能量，畢竟沒有玩家是進了電梯卻沒離開的。

另外，如果有玩家進了電梯之後下線，就會破壞能量系統的平衡。
這將偶爾導致下一名玩家搭乘電梯時死亡。


那麼，前面有說這是在理想狀態下的電梯運作模式，但實際上就是有摩擦力這些因素阿。
是怎麼克服摩擦力讓電梯不會越來越慢最後停下來?

每個星期四固定一次的維修，會補充因摩擦損失的能量。
以及在電梯上下線的玩家造成的能量不平衡。


大概是這樣。


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