铁链重心问题
物体的各部分都受到重力的作用,重心是一个等效的总作用点.
重心的位置与物体的结构有关,一条绳子拉直了,重心在中点,围成一个圆环,重心在圆心.
质量均匀的规则物体,重心在其几何中心,也可以结合这一点来理解.
把手和链条看成一个系统,该系统的机械能守恒
因为手缓慢下拉,链条动能不变,手对链条做正功
又因为系统机械能守恒,重力做负功
因为重力做负功,由W(g)=- delta E(p)所以重力势能增加,所以重心升高了。
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2/3mgΔL=2/3mg*(1/3+2/3*1/2)L=4/9mgL
重心下降,即用重力势能差值除以总重力mg:ΔL=4/9L
即,重心下降4/9L.
h=1/2L,所以v=根号gL
。
首先
W=
1/2*mv2²
-1/2*mv1²
等号左边的功可用重力势能变化表示
mgh2-mgh1=1/2*mv2²
-1/2*mv1²
把m消掉
gh1-gh2=1/2*v2²
-1/2*v1²
设桌面为零势面
要注意了,等号左边h是指链条重心高度故h1为-L/4(一半垂于桌面,再取一半就是重心)
同理,完全脱落时重心为-1/2*L
此外初动能为0
则代入有
-1/4*L*g
-(-1/2*L*g)=1/2
v²
1/4Lg=1/2v²
v=根号下(Lg/2)
若g取10的话
v=根号下(L/5)
拉力向下拉绳索的过程对绳索做正功,使绳索的重力势能逐渐增加,因此绳索的重心逐渐升高.