质量为m的均匀链条长为L,开始放在光滑的水平桌面上,有1/4的长度悬在桌边缘,松手后链条滑离桌面,
松手后链条刚滑离桌面时。长度L链条在桌面下沿。其实就是原来在桌面上的3/4,现在接到了悬在桌边的1/4的正面。也就是说,这部分重3mg/4的重心,原来在桌面上,现在到了比桌面低了(L/4)再加上(3L/4)的一半。下落高度为L/4+3L/8=5L/8
重力势能的变化=3mg/4*H=3mg/4*(5L/8)=15mgH/32
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)
原来垂直于桌面那部分的链条重力势能减少(0.5m)*g*(0.5L)
设最后链条离开桌面的速度为v ,那么链条动能增加了0.5mV^2 。
由于链条只受到保守力,其机械能是守恒的。所以:重力势能减少量=动能增加量,即
(0.5m)*g*(0.25L) +(0.5m)*g*(0.5L)=0.5mV^2 。这样就可以得出V的值了。
重力和摩擦力做功,
由动能定理可得:
mgh+Wf=Ek2-Ek1
代入数据就可以得到摩擦力做的功Wf。
h—— 是链条重心下降的高度;
Ek1—— 初动能;
Ek2—— 链条全部离开桌面时的动能。