玻璃水滑道滑行速度及能量轉(zhuǎn)換分析碰撞安全性
重力勢(shì)能與動(dòng)能概念分析
1、動(dòng)能
物體由于運(yùn)動(dòng)而具有的能量叫動(dòng)能；
公式:Ek=mv2
動(dòng)能是標(biāo)量，只有大小沒(méi)有方向；動(dòng)能是狀態(tài)量，因?yàn)閯?dòng)能對(duì)應(yīng)的是物體的一個(gè)運(yùn)動(dòng)狀態(tài)；動(dòng)能是相對(duì)量，因?yàn)樗俣染哂邢鄬?duì)性，參考系不同速度往往不同，動(dòng)能也就不同，一般取地面作為慣性參考系；動(dòng)能相等的兩個(gè)物體,它的速度不一定相等。動(dòng)能單位是J。它的推導(dǎo)過(guò)程是1kg•m2/s2＝1N•m＝1J
2、動(dòng)能定理
（1）動(dòng)能定理的推導(dǎo)
即合力所做的功，等于物體動(dòng)能的變化。
（2）動(dòng)能定理的表述
合外力做的功等于物體動(dòng)能的變化。（這里的合外力指物體受到的所有外力的合力，包括重力）。表達(dá)式為W=△Ek，動(dòng)能定理也可以表述為：外力對(duì)物體做的總功等于物體動(dòng)能的變化。實(shí)際應(yīng)用時(shí)，后一種表述比較好操作。不必求合力，特別是在全過(guò)程的各個(gè)階段受力有變化的情況下，只要把各個(gè)力在各個(gè)階段所做的功都按照代數(shù)和加起來(lái)，就可以得到總功。
3．重力勢(shì)能
（1）定義：物體由于被舉高而具有的能量．
（2）重力勢(shì)能的表述式
物體的重力勢(shì)能等于物體的重量和它的高度的乘積，重力勢(shì)能是標(biāo)量，也是狀態(tài)量，其單位為J
（3）重力做功與重力勢(shì)能的關(guān)系
重力做功只跟物體的運(yùn)動(dòng)過(guò)程中初、末位置的高度差有關(guān)，而與運(yùn)動(dòng)的路徑無(wú)關(guān)。當(dāng)物體下落時(shí)，重力做正功，重力勢(shì)能減少，減少的值等于重力所做的功．當(dāng)物體上升時(shí)，重力做負(fù)功，重力勢(shì)能E增加，增加的值等于重力所做的功物體下落，物體上升。
（4）重力勢(shì)能具有相對(duì)性．
定了參考平面，物體重力勢(shì)能才有確定值．（通常以水平地面為零勢(shì)能面），重力勢(shì)能的變化與參考平面選擇無(wú)關(guān)．
玻璃水滑道滑行能量轉(zhuǎn)化，根據(jù)機(jī)械能守恒公式：重力勢(shì)能+動(dòng)能=機(jī)械能，重力勢(shì)能轉(zhuǎn)動(dòng)能,是因?yàn)閺母咛幍降吞幍倪^(guò)程中有重力持續(xù)在做功,導(dǎo)致物體速度增加,動(dòng)能增加,即轉(zhuǎn)化為動(dòng)能。重力勢(shì)能做功，一部分轉(zhuǎn)化為動(dòng)能，一部分轉(zhuǎn)化為摩擦力所做的功，重力勢(shì)能為與物體位置相關(guān)的能量，重力勢(shì)能具有相對(duì)性。表達(dá)式為Ep=mgh其中，m為質(zhì)量，單位千克；g為重力常數(shù)，9.8N/kg；h為高度，物體相對(duì)于勢(shì)能參照面的高度(具有相對(duì)性，勢(shì)能參考面選擇不同，則h不同)，單位米。需要注意的是，h的數(shù)值具有相對(duì)性，但是對(duì)于一個(gè)運(yùn)動(dòng)過(guò)程來(lái)說(shuō)，初始位置和終位置的Δh是代數(shù)值，沒(méi)有相對(duì)性。
玻璃水滑道系統(tǒng)的初、末狀態(tài)機(jī)械能守恒，動(dòng)能增加量等于勢(shì)能減少量，在重力做功的情形下，物體的重力勢(shì)能和動(dòng)能發(fā)生相互轉(zhuǎn)化，但總機(jī)械能保持不變。整體漂流速度在能量轉(zhuǎn)化之間變化，在緩慢坡度的控制下，漂流的平均速度由能量轉(zhuǎn)化公式計(jì)算得出，漂流速度在2m/s5m/s之間，乘坐人數(shù)計(jì)算玻璃水滑道側(cè)板玻璃單點(diǎn)承受沖擊力：每條船乘坐2人，每人按100kg考慮，本條船在漂流過(guò)程中質(zhì)量M=200kg，漂流過(guò)程中平均滑行速度V=3m/s時(shí)，沖擊力=m*v=600N，根據(jù)鋼化玻璃出廠檢測(cè)報(bào)告得出玻璃可承受沖擊力為2000N，此時(shí)計(jì)算600N＜2000N，故漂流船在漂流的過(guò)程中單點(diǎn)沖擊力在安全設(shè)計(jì)范圍內(nèi)，乘坐皮筏艇在玻璃水滑道滑行漂流的過(guò)程是在遵守機(jī)械能量轉(zhuǎn)換的過(guò)程，從上站起點(diǎn)到下站緩沖區(qū)滑行將機(jī)械能相互轉(zhuǎn)換，在皮筏艇保護(hù)下個(gè)別碰撞屬于正?，F(xiàn)象，在安全范圍內(nèi)。