如圖(圖在我的公享資料里,名為“彈簧與細繩”),一重力為2N的小球處于平衡狀態,若突然燒斷細繩,小球運動到懸點正下方,彈簧長度恰好等于燒斷細繩時的長度,則細繩捎斷的瞬間彈簧的拉力大小為?答案:4N
熱心網友
解:設燒斷細繩時彈簧長度為L,細繩燒斷的瞬間彈簧的拉力大小為F,因為小球運動到懸點正下方時,彈簧長度恰好等于燒斷細繩時的長度,所以小球運動到懸點正下方時,彈簧的拉力大小也為F。而且細繩燒斷時和小球運動到懸點正下方時彈簧的彈性勢能相等。設沒有燒斷細繩時彈簧與豎直方向的夾角為a,此時小球受到豎直向下的重力、水平向左的拉力、斜向右上的彈力,由平衡得: mg=Fcosa。。。。。。。。(1) 圖在我的共享資料(彈力與繩) 設小球運動到懸點正下方時速度為V,由向心力關系得: F-mg=(mV^2)/L。。。。。。。。。(2) 從燒斷細繩瞬間到小球運動到懸點正下方的過程中,由機械能守恒得: mgL(1-cosa)=(1/2)mV^2。。。。。。。(3) 整理得:F^2 - 6F + 8 = 0 (F-4)(F-2)=0 F=4 (N) 或 F=2(N) 因為Fmg=2(N),所以取F=4 (N) 。 。
熱心網友
僅提供思路,和大體計算,結果自己檢驗是否正確①向心力=彈簧彈力-物重``````2mg(L-R)/L=F-mg②相似三角形比例計算````````F/mg=L/R``→``F=mgL/R由①、②,得2mg(1-mg/F)=F-mg2*2*(1-2/F)=F-24-8/F=F-2FF-6F+8=0 F=(6+2)/2=4,F'=(6-2)/2=2(舍去,因為Fmg)所以F=4N