如何分析這兩個情況中杆對小球的力

時間 2021-05-05 21:08:51

1樓:TaiTui

事實上所謂的「杆力沿杆」只對二力杆有效。第一種情況確實是二力杆,第二種不是。

有可能你會問,如果把第二種情況的杆拆成兩個部分,不還是二力杆嗎?確實不是的。如果真的是兩個杆的連線,若要滿足題意,即兩球的角速度始終相等,就不能只有乙個接觸點,也就是用「絞接」的方法連線。

也就是說,不能假設杆完全沒有尺寸,它們之間一定會有乙個接觸面。這樣杆內部才能產生力矩。才能施加切向的力而不違揹物理定律。

另外,杆可以仍然是輕杆。

對於題目而言,杆的尺寸微乎其微,不需要考慮。

2樓:RFisker

簡單敘述一下

首先左邊那圖我覺得不必說了,正常受力分析即可。

右邊這個圖呢,先假想沒有杆,那麼兩個小球將一起自由落體,此時易觀察到,小球的軌跡豎直向下,兩小球與O點連線的擺動快慢不同。

那麼加上杆之後,杆做了什麼呢?觀察軌跡可知,首先小球軌跡向左偏轉,這意味著杆必定會提供向左的力,從桿自身角度來說,這在這種情況下對應著一定會有沿杆方向的力(具體推導就不寫了也很簡單,也不是題主想問的),而此時兩小球與O點連線的擺動快慢(即角速度)一致了,這是剛才分析出的沿杆力所無法做到的(改變角速度),故小球一定還受到除了重力之外垂直於杆方向的力(因為重力對右圖來說對兩小球產生的角加速度是一樣的),這意味著杆力有垂向分量。

當然察覺到這件事之後,計算運動結果本身很簡單,系統重力勢能減少量分配給兩者的動能,其比例按照杆的限制,利用圓周運動的數學關係求解即可。

3樓:Bern

想不明白就別想,用能量守恆功能定理。情況一重力勢能全部轉化為小球動能,所以沒做功。情況二小球一一部分勢能轉到小球二的動能上去了,所以做功了。

至於轉多少,你可以把球一球二當乙個系統求角速度再算

4樓:TheNoob1100

正好前兩天理論力學課上遇到了類似的問題,還和老師扯了半天二力杆的東西,就當順便回答一下自己了

首先對於一根自重忽略,能繞固定一端自由轉動,且只在兩端受力的直杆而言,其受力必然沿杆 (而且要等大反向),不然就會有無限的角加速度,也就是情況1

反過來,假如在杆中間施加了乙個不沿杆的力 (自重,以及這道題裡連上去的球也可以看作一種),不固定的那一端的受力也不能沿杆,以抵消前乙個力垂直杆的分量 (以及力矩),也就是情況2

(為什麼是不固定的那一端呢?以情況2的圖為例,A球左側仍然是上上段描述的,可以繞一端自由轉動的輕杆,因而受力仍然是沿杆的,但右側因為與左側固連,並不能相對A自由轉動,受力也就不一定沿杆,在這個情況下是一定不沿杆了)

當然要進一步細講就要一些預備知識,就不展開了

各個力具體的大小方向當然要根據平衡條件加動力學關係解出來,應該和重力不等大也不共線

5樓:國產鍋鏟

因為杆是輕質杆,其質量為0,這就決定了杆不受重力,而且也不能受到任何的力矩,否則會導致杆擁有無窮大的角動量。

所以在左圖中,由於杆只受到來自球A的力,所以根據上面結論,這個力必須沿著杆,否則就會給杆帶來力矩。

而在右圖中,由於杆受到A,B兩球的合外力,所以只要保證這兩個力分別對杆的力矩抵消就可以了,並不要求兩個力各自對杆的力矩為0。

當然,如果杆是有質量的,那就是另一回事了。

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