【高一物理】 求高手 !!! 就是这道题。
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)
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。
实际上,圆环任意部分不是由假想的气体压力提供的,而是通过环自身的内部张力,其大小为F=ρRω
现在考虑所张圆心角为2α的一段弧,看它之上的牛顿方程是怎样被满足的,作用在质量为m=2Rρα的弧上的力为2Fsinα,质心加速度为a=sω,其中s为质心到圆心的距离.
根据牛顿定律,2Fsinα=ma
据此和前面的公式,得到s=Rsinα/α
对于1/4圆,则有s=2√2R/π
物体的重心可以用悬挂法、支撑法、针顶法寻找。物体的重心位置,质量均匀分布的物体(均匀物体),重心的位置只跟物体的形状有关。有规则形状的物体,它的重心就在几何中心上,不规则物体的重心,可以用悬挂法来确定,物体的重心,不一定在物体上。
1、悬挂法:
只适用于薄板(不一定均匀)。首先找一根细绳,在物体上找一点,用绳悬挂,划出物体静止后的重力线,同理再找一点悬挂,两条重力线的交点就是物体重心。
2、支撑法:
只适用于细棒(不一定均匀)。用一个支点支撑物体,不断变化位置,越稳定的位置,越接近重心。
一种可能的变通方式是用两个支点支撑,然后施加较小的力使两个支点靠近,因为离重心近的支点摩擦力会大,所以物体会随之移动,使另一个支点更接近重心,如此可以找到重心的近似位置。
3、针顶法:
同样只适用于薄板。用一根细针顶住板子的下面,当板子能够保持平衡,那么针顶的位置接近重心。
三分之一链条的重心,原来在桌面以下 L/3 x 1/2 = L/6 处,最终移到桌面处,即位移为L/6。
∴所需功为:mg/3 x L/6 = mgL/18