铁链往下拉重心怎么变
向下拉时有一个机械能转化为铁链的重力势能,而重心的上移会导致重力势能增加,故判断重心上移
刚开始链条对称搭者。重心在离地1.25L的地方。
然后开始滑动,当链条的一端刚好要接触地面的瞬间(整个链条还在空中),重心在离地0.5L的地方。所以重心移动了3/4L.
在狭小的地下空间中,十多吨的机器仅由几根粗大的铁链控制,重心控制显得尤为重要,稍不注意便有可能酿成安全事故。
对于质量发布均匀的有规则形状的物体的重心就是几何中心,要是只具备其中的一条,重心不一定的几何中心,一般可以用悬挂法来确定重心。
本题的零势面在桌子上,所以在静止时,一半链子在桌面上重力势能为0,另外一半垂吊,质量为1/2mg,这一半链子的重心离桌子距离不就是L/4么?,所以静止时链子具有的重力势能为-1/2mg*L/4(链子在桌面以下,所以是负)
由于下落过程中,加速度是变化的,所以无法用牛顿第二定律求解,只能用能量关系求解。
由于你希望是动能定理解,始末状态动能变化量是Ek,外力功就是重力功。
链条1/5长度不用考虑,直接考虑余下的4/5,
这部分重心原高度在2L高度上。下落后,理解成接在1/5链条下面,因此,重心高度离桌面3/5高度上(该部分链条重心在中间,即2/5位置上,加上上方有1/5的链条,因此,重心高度离桌面3L/5),即重力做功位移是3L/5
因此重力功是(4m/5)g*3L/5=12mgL/25
因此,动能mv^2/2=12mgL/25,v=根号(24gL/25)=2/5*根号(6gL)
本题也可以用机械能守恒处理,方式差不多。
将均匀铁链作为整体看,此题实际上是重力势能与动能的转化问题。关键是分析铁链重力的位移,也就是要分析铁链的重心变化问题。
对于重心的变化,可以通过建立坐标系,转化为坐标的数量关系来解决。而此题由于有一个直角,则初始状态的重心可以迅速写出,末状态的重心也很直接。
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