一条均匀链条,质量为m,长为L,成直线状放在桌面上。
此题目可以去整条链条为研究对象,用动能定理可以很好解题。具体如下:
一条均匀链条,质量为m,长为L,成直线状放在桌面上。已知链条下垂长度为a时,链条开始下滑。试用动能定理计算下面两种情况链条刚好全部离开桌面时的速率。
解:
那么第二题则有:
处理多过程问题
应用动能定理处理多过程运动问题关键在于分清整个过程有几个力做功,及初末状态的动能,采用动能定理处理问题无需考虑其具体的运动过程,只需注意初末状态即可。
求往复运动的总路程及次数问题,若用牛顿定律和运动学公式求解,必须用数列求和的方法,但对于其中的某些问题求解,如用动能定理求解,可省去不少复杂的数学推演,使解题过程简化。
以上资料参考 百度百科—动能定理
我们把在桌面上那一截看成是一个整体,由于是匀质链条,所以其重心在中间位置,即离顶端(L-a)/2处.
∴链条离开桌面时,该部分重力做的功=[(L-a)/L]×mg×(L-a)/2=(L-a)²mg/(2L)
同样原理求得下垂部分重力做的功=(a/L)×mg×(L-a)=(aL-a²)mg/L
∴题目所求重力做的功=(L-a)²mg/(2L)+(aL-a²)mg/L=(L²-a²)mg/(2L)
摩擦力做的功比较麻烦,可以用积分的方法求.另外,我们还可以用“切块”的方法:我们把桌面上那一截平均分成n段,当n趋向无穷时,每一段都可以看成是一个质点,其质量是[(L-a)/(L×n)]m,第i个质点重心到桌边的距离是[(i/n)-1/(2n)](L-a).
*这个距离一定要理解好!
∴摩擦力做的功=∑[(L-a)μmg/(L×n)]×[(i/n)-1/(2n)](L-a) i从1到n
=[(L-a)²μmg/(L×n)]×(n/2)=(L-a)²μmg/(2L)
链条离开桌面时的速率设为v,根据能量守恒得
mv²/2=(L²-a²)mg/(2L)-(L-a)²μmg/(2L)
v=√{[(L²-a²)g-(L-a)²μg]/L}
1、严格讲要用积分来做,因为桌面上的链条质量时刻在变,受到的摩擦力也时刻在变.这里用平均摩擦力来做也可以.
f平均=μmg/2 Wf=f平均*(L-a)=μmg(L-a)/2
2、重力做功也一直在变化,同样用平均力 G平均=(mga/L+mg)/2
重力做功 WG=G平均*(L/2-a/2)
动能定理 mv^2/2-0=WG-Wf
求得v=(2g((L^2-a^2)/4L-μ(L-a)/2))^(1/2)
绳子在定滑轮处的张力,亦即链条在定滑轮处的张力T
设当链条的垂直部分长度为d时,T最大
此时链条整体受力为
F1=dmg/L (即垂直部分的重力)
链条加速度为
a=F1/m=dg/L
链条的水平部分的加速度应该由在定滑轮处链条的张力T提供
则 T=(L-d)ma/L=(L-d)dmg/L^2
当且仅当取
d=1/2L时,T最大,为
T=1/4mg
即在链条正好下落一半时链条对滑轮压力最大,为1/4mg
由于均匀,所以该段质量0.2mg,重心离桌面0.5*0.2L,相乘即可
这是高中物理吧
D |
试题分析:对于图a而言,桌面上链条的中点与垂下来的链条的中点的连线的中点即是整个链条的重心位置; 对于图b而言,是在图a重心的基础上又添加了一个两小球的重心,其重心的位置在两个小球连线的中点位置,且根据题意可知,两重心代表的质量还是相等的,故整个的重心一定在这两个等效重心连线的中点上,它的位置要比a靠下一些; 对于图c而言,其重心的位置又在图b的情景上添加了一个桌面边缘的小球,故它整体的重心会比图b高一些,但由于边缘小球的质量是m/2,故其重心的位置仍会在图a之下,故重心最高的是图a,其次是图c,最低的是图b,故D是正确的。 |
对两次释放,桌面下方L处为0势能面.
则释放前,系统的重力势能为
第一次,Ep1=
1 |
2 |
1 |
2 |
3 |
4 |
7 |
8 |
第二次,Ep2=(
1 |
2 |
1 |
2 |
1 |
2 |
3 |
4 |
1 |
2 |
L |
2 |
13 |
8 |
第三次,Ep3=(
1 |
2 |
1 |
2 |
3 |
4 |
1 |
2 |
L |
2 |
17 |
8 |
释放后Ep1'=mg
L |
2 |
Ep2'=
1 |
2 |
L |
2 |
Ep3'=
1 |
2 |
L |
2 |
1 |
4 |
5 |
4 |
则损失的重力势能
△Ep1=
3 |
8 |
△Ep2=
5 |
8 |
△Ep3=
7 |
8 |
那么△Ep1=
1 |
2 |
△Ep2=
1 |
2 |
△Ep3=
1 |
2 |
解得:va2=
3gL |
4 |
vb2=
5gL |
8 |
vc2=
7 |
10 |
显然 va2>vc2>vb2,
所以va>vc>vb,
故选D
所以当把链条全部拉到桌面时 重心升高了 L/8
所以 W=(m/4)*g*(L/8)=mgL/32
动能定理怎么用啊
“匀速地把链条全部拉到桌面上”
速度不变 动能不变啊