定滑轮上一条均匀链条所受重力
你弄错了,一开始链条的重心不在定滑轮上,在定滑轮下面L/4处.因为左边的半段链条(长L/2)的重心在在定滑轮下面L/4处,右边的也是,所以,总的重心也在定滑轮下面L/4处.后来重心在定滑轮下面L/2处,所以降低了(L/2-L/4=L/4)所以答案是mg*(-L/4)=-1/4mgL
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)
2)从最低点分开,链条分为左右两部分,以任意部分做研究对象均可,现以右半部分为研究对象,则其受力为重力Mg/2,拉力T,和左边提供的张力T*,且T与重力Mg/2之间的夹角仍为(90-Q)度。故而由受力分析可得T*=Mg/(2cotQ)
(三力平衡,若不在同一直线,则必交与一,即三力共点定理,应用此定理可以将三个力移动至同一点进行受力分析)
1、严格讲要用积分来做,因为桌面上的链条质量时刻在变,受到的摩擦力也时刻在变.这里用平均摩擦力来做也可以.
f平均=μmg/2 Wf=f平均*(L-a)=μmg(L-a)/2
2、重力做功也一直在变化,同样用平均力 G平均=(mga/L+mg)/2
重力做功 WG=G平均*(L/2-a/2)
动能定理 mv^2/2-0=WG-Wf
求得v=(2g((L^2-a^2)/4L-μ(L-a)/2))^(1/2)
∴链条离开桌面时,该部分重力做的功=[(L-a)/L]×mg×(L-a)/2=(L-a)²mg/(2L)
同样原理求得下垂部分重力做的功=(a/L)×mg×(L-a)=(aL-a²)mg/L
∴题目所求重力做的功=(L-a)²mg/(2L)+(aL-a²)mg/L=(L²-a²)mg/(2L)
摩擦力做的功比较麻烦,可以用积分的方法求。另外,我们还可以用“切块”的方法:我们把桌面上那一截平均分成n段,当n趋向无穷时,每一段都可以看成是一个质点,其质量是[(L-a)/(L×n)]m,第i个质点重心到桌边的距离是[(i/n)-1/(2n)](L-a)。
*这个距离一定要理解好!!
∴摩擦力做的功=∑[(L-a)μmg/(L×n)]×[(i/n)-1/(2n)](L-a)i从1到n
=[(L-a)²μmg/(L×n)]×(n/2)=(L-a)²μmg/(2L)
链条离开桌面时的速率设为v,根据能量守恒得
mv²/2=(L²-a²)mg/(2L)-(L-a)²μmg/(2L)
v=√{[(L²-a²)g-(L-a)²μg]/L}
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
设已落在地上部分长l质量m,重力G1=mg.把其余部分分成无数小段,取正落到地上一段p为研究对象。p长L质量M=mL/l。p落到地上速度为v=根号2gl,经时间T由v变为0.
Mv=N1T
N1=Mv/T=(mL/l)v/T=mv^2/l=2mgl/l=2mg
N=N1+G1=3mg