1樓:我受到了一萬點驚嚇
就不知道高中老師出題時有沒有想到自己大學上什麼內容,天天說「不論兩邊受力情況如何,示數均為掛鉤那一端的受力。」
去問,還整乙個理想狀態,說輕質彈簧,你們能理解就理解(估計是我不配,理解不了乙個彈簧做加速運動還怎麼……)
2樓:
大家把問題都想的簡單了。在本題中彈簧已經不能被視為乙個整體了。
可以先考慮以下情況,彈簧左端點為0點,右側在x軸上L點處(即彈簧長度為L),彈簧上指標所在座標為L/C,且彈簧讀數由指標所在座標決定,彈簧的勁度係數為K,彈簧質量為M,某一時刻彈簧右端點受乙個沿x軸正方向的大小為F的拉力,經過一段時間後在穩定下來。
此時在彈簧上的力並不處處相等,隨著x的增大,彈簧上的力逐漸增大。因為加速度相同,隨著x的增大,x點左側的質量也在增大,那麼作用在x的力也在逐漸增大。
首先是不變的量,彈簧指標左側的彈簧的質量,為M/C。
然後是單位長度的質量(簡稱「密度」吧)與作用在其上力f 的關係。
設x點左側彈簧質量 ,
求導得 』,
作用在x點的力的大小為,
那麼 『,
學過高數的可以解一下這個式子,得到 ,
將代入上式得 ,
那麼此時彈簧的示數為。
這就意味著當指標開始時在彈簧最右端(C= 1),穩定時最終示數為F/2,其他時候(C>1)都在0~F/2之間。
回到題目,題目可以轉化為開始時彈簧的狀態為兩端各加了乙個4N的力,然後又有乙個外力F= 1N作用在彈簧的右端點,這樣得出的最終示數穩定在處。也就是說,在4~4.5之間。
3樓:廟小妖
今天早上坐車的時候想了想,昨天給的答案是錯的。再重新回答。
題目問的是彈簧的示數。彈簧的示數不是彈簧的受力,其實是彈簧的伸長量,如下圖所示:
先擺出假設:
設彈簧質量為m,質量均勻,長度為L,剛度為E。彈簧有阻尼,最終讀數穩定。
首先,彈簧的伸長量與受力有以下關係:
其次,整個彈簧的加速度處處相同:
解答過程:
對彈簧做內力分析,如下圖所示:
對於左段的彈簧,長度為x,則內力Fn可求得:
則可做出內力圖:
從彈簧上取出位於x點的微元段,長為dx,則微元段受力如下:
這裡認為微元段兩端受力相同(此處不太嚴謹,兩端受力其實相差了,但此項在後面的計算中會產生高階無窮小量,因此在此就先略去)
則可求得該微元段的伸長量:
將該伸長量在0~L區間做積分,即可求得整段彈簧伸長量:
此力與靜止時4.5N的力所產生的伸長量相同,因此,彈簧示數為4.5N,解答完畢。
另向John Wong 說聲抱歉,昨天誤解了你的回答裡的問題。
4樓:班傑明
我認為是5N
假設彈簧沒重量,水平方向運動。如果稱的由稱身和鉤子組成,讀數為稱身對鉤子的作用力
1.如果質量全部集中在鉤子上,稱身質量可忽略,如果前向拉力為1N,後向拉力0N,稱身以1N拉鉤子(讀數為1N),鉤子有1N的力做加速運動。
前向拉力為5N,後向拉力為4N,那麼讀數為5N2.如果質量集中在稱身,鉤子無重量,只有1N的前向拉力,產生了加速度,但拉鉤子根本不用出力,那麼讀數為0。
前向拉力5N,後向拉力4N,那麼讀數為4N3.如果稱身和鉤子重量相等,那麼讀書為4.5N
5樓:金一鳴
我來做一些理想化假設並計算一下。
首先假設彈簧秤中的彈簧是輕質彈簧,質量忽略不計(因為我做過的題都是這麼假設的……恩,這樣才足夠簡單方便做……)
然後假設彈簧鉤子的質量是,整個彈簧秤外殼的質量是,模型就簡化為連著輕質彈簧連著。不妨設上述是從左往右的順序。
那麼設最左的受拉力,最右的受拉力。
總體加速度
假設系統處於穩態。
所以根據受力分析,彈簧拉力即彈簧秤示數應當為:
這是乙個居於和之間的值。
6樓:林家輝Aekley
-題設說的有點不清晰,但可以大致猜到題主的意思。感覺是個有趣的問題,盡力答一下。
先說結論:輕質彈簧加速度無窮,不可讀數。有質量彈簧讀數在4.
5N上下浮動,讀數的最大和最小值與彈簧質量有關,彈簧將不會穩定,將不斷屬於拉伸→壓縮→拉伸的反覆狀態中。
上面的許多答案(現在在下面了(ω`))都是假設彈簧穩定的,但事實上好像彈簧由於初始狀態的受力情況不同而運動狀態不同,最後由於慣性原因,彈簧不可能穩定下來。
好,開始做題!
T1.(2014知乎考題)設在光滑水平面上放著乙個彈簧,左右兩端有兩個力分別向左和向右拉著彈簧,問:此時彈簧的讀數是多少?
解:粗略將彈簧分為左右兩端。
假設一:彈簧是輕質彈簧,不計質量。
初始階段:彈簧收到一左一右各位4N和5N的拉力。
受力分析:彈簧此時左右所受力方向相反,彈簧左右兩端在這瞬間擁有無窮大的加速度。
再下乙個瞬間二者都超光速了,各自跑到宇宙邊緣,彈簧長度無窮大,讀個球_(:з」∠)_
該假設無解。
假設二:彈簧擁有一定質量。
將運動過程分為數個階段。且粗略將彈簧分為左右兩端的模型。
第一階段:
受力條件:彈簧收到左右各為4N大小的拉力靜止在水平面上。
第二階段:
受力條件:彈簧左端向左的拉力不變,右端向右的拉力瞬間驟變成5N。
運動分析:在此瞬間,彈簧靠右部分受到向左的彈簧彈力4N,向右的拉力5N,獲得加速度,彈簧右端準備開始做加速運動。但由於此時彈簧
此過程中,左端受合外力∈(0N,0.5N),右端受合外力∈(0.5N,1N),此時彈簧左右兩端合外力都向右,一齊處於向右加速階段,但此時左端的加速度小於右端,且該情況從靜止到此時的整個運動過程中一直滿足,故在此整個過程中的每個瞬間,左端的瞬時速度和瞬時加速度均小於右端,彈簧由於左右兩端存在速度差而被拉長,彈簧彈力繼續變大,一直到彈簧形變到彈力恰好為4.
5N時,此時顯然V左<V右(左端每個瞬間的瞬時速度均小於右端)。
②中間過程的臨界狀態,彈簧彈力=4.5N
在這一瞬間!彈簧左右兩端合外力均為0.5N,二者加速度一樣!
但速度不一樣!從上文可知此時V左<V右,存在速度差!故在經過一小段極短時間後的下乙個瞬間,彈簧被拉長了一點點,此時左端所受的加速度大於右端,故二者間的速度差開始變小,二者的速度大小在彼此靠近,但距離仍越來越遠!
就好像我在追著你跑!在某一時刻,我的跑步速度比你慢,可是我在這一瞬間開始加速了!你雖然也在加速!
可是我的加速幅度比你大!所以我的跑步速度就逐漸提公升,到最後跟你一樣快了,可是在我跟你一樣快之前!我們間的距離還是越來越遠的!!
因為越來越遠,所以彈簧越來越長,所以左端加速度越來越大,而右端加速度越來越小。
接著往下看。
③後續過程中,彈簧彈力>4.5N
彈簧左端所受加速度更大,速度大小開始接近右端速度,到二者速度相等的瞬間,彈簧的彈力大小未知(我不會算_(:з」∠)_)但由上文末端可知的是此時左端加速度必然大於右端,故在這個時候,左右兩端共速,彈簧達到最大長度,且由於左端加速度大於右端,二者速度又相等,故在經過一段極短時間後的下一瞬間,彈簧左端速度大於右端,彈簧全長開始縮小。
④回彈過程的臨界狀態,到彈力再度=4.5N時
此時彈簧左端的加速度與右端相等。由於二者共速到現在的整個過程中加速度均是左端>右端,故此時V左>V右,二者距離繼續縮小。
⑤二者距離縮小到最小時,二者再次共速
此時顯然左端受到的合外力向左,右端合外力向右,二者有拉開距離的趨勢。
綜上!顯然在最後階段,二者將會在過程⑤④③②間重複,即彈簧的左端會一直來回盪來盪去,彈簧整體向右移動,但彈簧本身不會穩定下來。
所以點題:彈簧拉力的讀數會在拉力4.5上下浮動。⑤階段讀數最小(準確來說是負的,因為彈簧被壓縮了),③階段時讀數最大。
具體讀數的最大最小邊界不清楚,感覺和質量有關係,因為如果想象成質量特別大的左右兩端的話,左端會被扯得很遠才二者共速,如果質量很輕到幾乎沒有的話,彈簧本身就幾乎不會有拉伸了。故缺少質量無法算計,也許能有乙個存在M的表示式來表示最大最小值,但恕我這個準大一生能力有限暫時做不到,不過運動過程是沒有錯的,一定會來回彈動。
模型粗陋,可能有不當之處,還請大家多多斧正。
7樓:方振平
在施力過程中,示數是變化的。
在平衡態,即系統以恆定加速度運動時,示數在4和5之間。彈簧受力與彈簧秤和彈簧質量比有關係,所以示數要看具體彈簧秤,或者給出詳細質量比。
再詳細點說,假設彈簧質量相對其他部分質量無限大,那麼此時示數應該最小,接近4。假設彈簧質量相對其他部分無限小,那麼此時示數最大,接近5。
我覺得是這樣的哈^O^
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