足够长的钢管,移动一端另一端也会动,这个速度是否超过光速?

有效信息的传递不会超过光速,题设模型需要应力传递时间。

我们说钢管两端同时发生位移,是把钢管当做了理想刚体;在实际当中,位移的产生需要应力的传递,这个速度不可能超过光速。

我们来看物质的微观结构,物质由原子组成,原子通过化学键把相邻原子连接起来,如果各个原子的位置相对固定,就形成了固体。

原子又由带正电的原子核与带负电的核外电子组成,于是相邻原子间会产生电磁相互作用,作用大小和距离有关:

(1)如果两个原子靠得太近,原子核间的排斥力会增大;

(2)如果两个原子离得太远,单个原子整体不带电荷,于是两个原子间的相互作用就很弱;

(3)如果两个原子处于恰当的距离上,原子核与对方核外电子的吸引力比较明显,原子间表现为引力;

于是原子(或者分子)间的相互作用力,与距离变化如下图:

对于一段钢管,左端受推力时,微观表现为受力处的原子被挤压,原子间的平均距离缩短,排斥力起作用,从而推动右端原子移动,原子间的作用力逐渐向右端传递,最终造成右端也产生位移。

由于分子间的相互作用力是存在传递速度的,而且每个分子的位移也存在速度,所以钢管左端的受力到右端产生位移,会有一个小于光速的速度。

如果钢管的长度非常长,那么一端产生较小位移时,钢管的形变还可能传递不到另外一端,这也是实际物体和理想刚体的区别。

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