如图(图在我的公享资料里,名为“弹簧与细绳”),一重力为2N的小球处于平衡状态,若突然烧断细绳,小球运动到悬点正下方,弹簧长度恰好等于烧断细绳时的长度,则细绳捎断的瞬间弹簧的拉力大小为?答案:4N
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解:设烧断细绳时弹簧长度为L,细绳烧断的瞬间弹簧的拉力大小为F,因为小球运动到悬点正下方时,弹簧长度恰好等于烧断细绳时的长度,所以小球运动到悬点正下方时,弹簧的拉力大小也为F。而且细绳烧断时和小球运动到悬点正下方时弹簧的弹性势能相等。设没有烧断细绳时弹簧与竖直方向的夹角为a,此时小球受到竖直向下的重力、水平向左的拉力、斜向右上的弹力,由平衡得: mg=Fcosa。。。。。。。。(1) 图在我的共享资料(弹力与绳) 设小球运动到悬点正下方时速度为V,由向心力关系得: F-mg=(mV^2)/L。。。。。。。。。(2) 从烧断细绳瞬间到小球运动到悬点正下方的过程中,由机械能守恒得: 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) 因为Fmg=2(N),所以取F=4 (N) 。 。
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仅提供思路,和大体计算,结果自己检验是否正确①向心力=弹簧弹力-物重``````2mg(L-R)/L=F-mg②相似三角形比例计算````````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,因为Fmg)所以F=4N