一长为l,质量均匀的链条,放在光滑的水平桌面上,若使其长度的1/2悬于桌边下,由静止释放,任其自由滑动,则
可以用积分算
设释放后下落的质量为m,长度为x,链条质量为M,加速度为a,所以dv/dt=a
推出(dv/dx)*dx/dt=a 又因为a=1/2g+mg/M ,又因为m=xM/l
所以a=1/2g+ xg/l 又因为dx/dt 就等于速度v
带入的(dv/dx)*v=1/2g+xg/l
然后求积分 就可以求出速度关于x的函数 然后把x=l/2 带入 就求出速度v
当链条垂下0.5m时,重力=滑动摩擦力,则如果继续下滑,重力就大于滑动摩擦力了。
所以链条下滑0.5m后就会自动下滑,链条所需要的最小初动能是能够让它下滑0.5m的能量,也就是有一半链条在桌下方。
根据动能定理
Mg/2×L/4-wf=-Ek
由于f和N成正比,N和链条下滑的长度成正比,所以f是均匀变化的。
可以根据平均摩擦力来求Wf
Wf=(f1+f2)/2×L/2
f1是最初瞬间的摩擦力,即fMAX,f1=20N
f2是下滑0.5m时的摩擦力,由第二问得知,其大小等于半根链条的重力,f2=10N
整理求出Ek=5J
设距离为dl,摩擦力做功为,dw=(1-dl)(uMg+uEq)dl,对应的重力能就是0.5dlMg dG-dw=Ek
链条的质量线密度为ρ=m/L ,平拉力将其悬挂部分缓缓地拉回桌-->意味F是变力,它始终等于悬挂部分链条的重力,即 F=(mg/L)(L/5-x) ,变力功:
W=∫Fdx=(mg/L)(L/5-x)dx 积分并代入积分限(0-->L/5)
W=(mg/L)x^2/2 代入积分限(4L/5-->L)
W=mgL/50
在水平方向上,受拉力ymg,受摩擦力μ(l-y)mg,
合力为ymg-μ(l-y)mg=(l-y)ma
(l-y)a=yg-μ(l-y)g=(1-y)dv/dt
a=yg/(l-y) -μg=dv/dt,dt=dy/v
vdv=(1-μg)dy +lg*d(l-y)/(l-y)=(1-μg)dy +lg*dln(l-y)
两边积分,v从o到v,y从b到l
v={2[(1-μg)(l-b)+l*g*ln(l/b)]}^1/2