为什么桌上链条的重心和桌下链条的重心还要实际重心同在一条直线上
可以用等效思想处理:链条刚滑离桌边,相当于放在桌上的2/3的部分向下滑离到最上端距桌面1/3链条长度的地方,而原来的挂在桌边的部分不变.计算整个链条的重力势能差值,即为计算下滑的2/3链条的重力势能差值: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.
论证:把两部分链条等效为两个质心m1m2,那么这两个质心整体的重心o必然在两质心的连线上,设质心m1m2到o的距离分别为l1l2,因为链条整体处于平衡态,合外力矩为0(或者说根据杠杆原理),m1*l1=m2*l2,又已知m1=m2,所以l1=l2,即实际重心o在两质心连线的中点上,由于两部分是对称的,故实际重心o在图上可表现为质心连线与角平分线的交点。
重力势能的变化= 3mg/4*H=3mg/4*(5L/8)=15mgH/32
Ep1=-1/2mg*[(L/2)/2]=-mgL/8
当铁链全部脱离桌面的瞬间,铁链的重力势能为:
Ep2=-mg*(L/2)=mgL/2
在上述过程中,只有重力作功,因此,重力势能减少部分即为重力做的功:
W=△Ep=Ep1-Ep2=-mgL/8-(-mgL/2)=3mgL/8