一均匀的链条在光滑桌面上,有一部分掉下,当链条全部离开桌面时,重力做功
首先设总长为l,总重力为mg,掉下的部分为l/x。即一开始重心在l/2x处,重力大小为mg/x;后来重心在l/2处,重力大小为mg。由于是变力故不可套用公式w=fx,应此画出f/l图,然后算出所围的面积,图略,式子为1/2(mg/x+mg)(l/2-l/2x)
这道题可以这样解:在绳子静止时,分成两段来对待:桌面上的和悬在桌面上的。当链条刚好离开桌面时,桌面上的3/4的重力势能减小,G1=3m/4 *3L/8*g =9mgL/32 然后再计算悬着的这部分的势能的改变:G2=m/4*3L/4*g =3mgL/16绳子的总的势能改变量为:G=G1+G2=15mgL/32。
呵呵,不过时间久了,不知道对不对,如果有不对的地方希望不要误导你。
以水平桌面为零势能面
应该将链条分为两部分
桌面上:E1=Ek1+Ep1=0+0=0
悬挂:E2=Ek2+Ep2=0-mg(1/8)L=-mgL/8
所以总机械能E=E1+E2=-mgL/8
滑动后:E=Ek3+Ep3=(1/2)mv^2-mgL/2
整个过程机械能守恒,E=E
所以(1/2)mv^2-mgL/2=-mgL/8
(1/2)mv^2=3mgL/8
v=(1/2)√(3gL)
重心是均匀物体的集合重心,这里把1/4铁链悬挂,再去算重心该变量就复杂了
看图
| mgl |
| 试题分析:悬在桌边的 l长的链条重心在其中点处,离桌面的高度h= × l= l. 它的质量是m′= m,当把它拉到桌面时,增加的重力势能就是外力需要做的功,故有 W=ΔE p = mg× l= mgl. 点评:本题难度较小,如果应用机械能守恒定律解决本题,首先应规定零势能面,确定初末位置,列公式时要注意系统中心的变化,可以把整体分成两段来分析 |
在整个过程中,每段链条的重力势能增加量是 ΔEp=(mg / 2)*( H / 2 )
恒力F做功是 W=FH
由功能关系可得 FH=2 * [ (mg / 2)*( H / 2 )+(m / 2)* V^2 / 2 ]
所以所求的速度是 V=根号[(2 F-mg)H / m ]
开始时链条的机械能为:E1=-
| 1 |
| 4 |
| 1 |
| 8 |
当链条刚脱离桌面时的机械能:E2=
| 1 |
| 2 |
| L |
| 2 |
由机械能守恒可得:E1=E2
即:-
| 1 |
| 4 |
| 1 |
| 8 |
| 1 |
| 2 |
| L |
| 2 |
解得:v=
| 1 |
| 4 |
| 15gL |
答:链条滑至刚刚离开桌边时的速度大小为
| 1 |
| 4 |
| 15gL |