为什么这道题里面铁链张力不相等?
注意一点,我们在计算的时候总是将物体看成整体才进行受力分析的,可是实际上铁链是很多个体组成的,所以你把他们看成一个个的物体,那么张力为什么要相同呢?就像很多人手挽手的跑步,一个人摔倒了,两边的人可能不会感觉到一样,被中间的各个力平衡了。而且每个小物体受到力的方向一般都不同,那么大小就有可能不同。
如图所示,将链条均匀细分,取出链条微元ab研究,它所对的圆心角Δθ=2π/n 趋近0,微元受到的力有:重力Δmg=Mg/n两边链条对它的张力FT,它们大小相等,方向各沿a、b点切线,合力为F圆锥面支持力FN.因为Δθ很小,sinΔθ/2=Δθ/2,两边链条对ab的张力的合力F=2FT*Δθ/2.又因为链条微元平衡,故有F=Δmgcotα/2,于是有2FT*Δθ/2=M/n*gcotα/2 ,FT=1/2π*Mgcotα/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
由于左边的绳子完全平衡,所以水平方向上的力也应该平衡,也就是,张力等于天花板给绳的拉力的水平分力.
故F张 = F1*cos(theta)
去圆形链条中,圆心角为beta一段
他的质量为m=beta*M/2pi
圆锥对他支持力为N 方向垂直圆锥表面斜向上
在竖直面上,mg=N*sin(alpha/2)
在水平面上Ncos(alpha/2)=2*Tsin(beta/2)
在beta趋向零时sin(beta/2)=beta/2
带入化简得到tg(alpha/2)=Mg/2piT
所以alpha=2*arctg(Mg/2piT)
仅供参考,不知对否
2Fsinθ=G
可解得 F=G/(2sinθ)
(2)细线拉力在水平方向的分力就是链条最低点的张力,所以张力大小为:
Fcosθ=G/(2tanθ)
考虑铁链的一半(随便哪一半都行,这里考虑有F1的那一半),由牛顿第二定律,得F1-T=(m/2)a=(F1-F2)/2
T=(F1+F2)/2