弹簧的受力分析
一根弹簧,在它下面挂5N重的砝码时,弹簧伸长了4cm,如果把这根弹簧放在不计摩擦的水平桌面上,在弹簧两端用相等的力把弹簧拉伸了8cm,则弹簧每端受到的拉力为(10)牛。
分析:在弹性限度内,弹簧长度的变化量和受到的外力成正比,如果外力为压力,则压力与弹簧压缩的长度成正比,如果外力为拉力,则拉力与弹簧伸长的长度成正比。一根弹簧,在它下面挂5N重的砝码时,弹簧伸长了4cm,这意味着当弹簧受到拉力等于5牛时,弹簧可伸长4厘米,因此如果弹簧伸长8厘米,则弹簧受到拉力=5牛×(8厘米/4厘米)=10牛。为了保持弹簧的受力能二力平衡,所以当弹簧一段受到10牛拉力作用时,另一端也受到10牛拉力作用。
L1:都是静止状态,故弹簧受力平衡,墙对弹簧拉力为F。弹簧对墙拉力为F。反作用力和作用力相等,所以弹簧的弹性形变的力=F。
L2:=L1。墙壁也好,人也好,两端什么在拉不是关键,关键是给了多少拉力。由于都是F的力,所以显然弹簧自己是受力平衡。那么就和L1一样,弹簧的弹性形变给的力=F。
L3:受力不平衡状态,由于弹簧本身无质量,摩擦力又是0,弹簧+物块组成的系统,总质量=m,系统加速度a=F/m,且系统内两个物体相对静止,所以木块加速度也是a,那么也就是说弹簧对物块的拉力也是F,故弹性形变提供的力=F。
L4:受力不平衡状态,由于弹簧本身无质量,摩擦力大于0,弹簧+物块组成的系统,总质量=m,系统加速度a=(F-摩擦力)/m=物块加速度,所以物块受到合力是(F-摩擦力),所以弹簧给予物块的力是F。
此题重点在于弹簧无质量,但是却又存在,也就是一个无限小。那么,只要弹簧两端拉力出现不平衡,弹簧就有无限大的加速度,而弹簧+物块的系统加速度必然不能无限大且,所以弹簧必然处于受力平衡的状态,却同时又不一定没有加速度。实际上这是一个0/0=?的愚蠢问题。
注意两个问题:首先,受力分析要注意研究对象,再一个就是力是由直接接触的物体的作用而来。
f2对弹力F1'的影响是间接产生的,由下可见。
取整体: ∑Fx=0 F-f1-f2=0 (1) -->F=f1+f2 (a)
取1: ∑Fx=0 F-f1-F'=0 (2) -->F'=F-f1 (b)
取2: ∑Fx=0 F'-f2=0 (3) -->F'=f2 (c)-->可见f2对弹力F1'的影响
2.是指左边受到的力。考察的是平衡力。弹簧受两个力平衡时,弹力的大小等于其中一个力的大小。
3中物体受到F拉力加速运动
4中拉力F很好理解
对于4根弹簧 受力都是F 故伸长量相同
一般的情况下,如果弹簧一端固定,另一端施加F的压力,那么弹簧内的弹力是F,要注意此时固定端其实也给弹簧施加了F的压力
如果弹簧两端各收到F的压力,那么弹簧中的弹力也是F