大学物理题。。一条链条长为L,其与桌面的静摩擦系数为u1滑动摩擦系数为u2,起一部分在桌上,有长为L0的一

   更新日期:2024.05.17
第一问,L0部分重力等于桌面上的最大静摩擦力时是极限长度,设总质量为m,线密度ρ=m/L
μ1ρ(L-L0)g=ρgL0
解得L0=μ1L/(1+μ1)
第二问,动能定理,重力做功减去摩擦力做功等于动能变化,列微分形式的动能定理为:
dW=mvdv
dW分为重力做功和摩擦力做功,
设伸出桌面部分长度为 x,则重力做功为ρgxdx
摩擦力做功为
μ2ρg(L-x)dx
所以,动能定理方程为:
ρgxdx-μ2ρg(L-x)dx=mvdv=ρLvdv
化简:(1+μ2)xdx-μ2Ldx=Lvdv/g
对上式积分,x 从L0到L,v从0到v,再将第一问的L0结果代入,解得
v=sqrt[(2μ1-μ2+1)gL/(1+μ1)^2]

首先假设链条的质量为M,则L0所对应的质量Mo为(Lo/L)*M 剩下的M1则为M-Mo
根据平衡条件 当悬挂的链条重量大于摩擦力时开始滑落 即 Mo*g=MI*g*u1 => Lo=L*u1/(1+u1)
第二问就比较难理解了 是一个变力作功问题 只能用 能量守恒做 整个过程只有两个力做功 摩擦力和重力 但都是变力 摩擦力做的功为 M1*g*u2*(L-Lo)/2 这个用积分做 重力所做的功是(L*L — Lo*Lo)/(2*L)*Mg 重力所做的功减去摩擦力所作的功就是动能变化量 最后答案比较麻烦 是根号下g(L-Lo){(L+Lo)-(L-Lo)u2}/L 呵呵 要是在你旁边就好解释多了

手机打的,有些字母你凑合看吧。

首先要理解重心的概念,对于第一问,条件就是在桌子上的链子的最大静摩擦力应该等于悬空链子的重力(这时候的高度是l0的一半哦)解出了lo就是所求
第二问,当链子刚好脱离桌子时,你要这么想,那个lo长度的链子没有动,所以你只要把刚开始桌子上的链子它的重力变化(此时也要注意重心的高度变化为【lo+(l-lo)÷2】),质量是刚开始桌子上的质量,然后这部分重力变化,一部分变为刚开始桌子上划动的摩擦力做的功,一部分就是总的链子的动能,进而就可以求出速度。
手机打的,希望我解释明白了,不懂在问吧

这个只是强调静摩擦系数一般大于滑动摩擦系数,应此分阶段考虑。
在静止时候,下垂拉力等于桌面对链条最大静摩擦力时候,是极限静止情形,超出就下滑。
因此解题假设极限静止时候,下垂L1,链条长度密度为1 则
L1g=u1(L-L1)g,则L1=u1L/(1+u1);这个L1值就是L0的最小长度
下滑时候,用能量守恒定律,减少的重力势能转化为动能和热能
(L-L1)g(L-L1/2)=0.5Lg v2+0.5u2(L-L1)g(L-L1),其中(L-L1)g为等价下降重量,(L-L1/2)为等价下降高度,0.5u2(L-L1)g为平均滑动摩擦力,(L-L1)为滑动距离,把第一问L1答案代入,求出V即可

1)由悬挂段重量等于最大静摩擦力求L0
mg*L0/L=mg*μ1
解得:L0=L*μ1

2)
先求悬挂段长x时,链条加速度a,此时设桌面支持力为N,则有:
沿绳方向:ma=mgx/L-N*μ2
整体坐标系下:mg-N=mx/L*a
解得:
N=mg(L²-x²)/(L(L-xμ2))
a=g(x-L*μ2)/(L-xμ2)
从而有运动微分方程:
a=d²x/dt²=dv/dt=dv/dx*dx/dt=vdv/dx=(g(x-L*μ2))/(L-x*μ2)
初始条件:v(L0)=0
解得:v(x)=√(2g((L*μ1-x)/μ2+L(1-1/μ2²)Ln((L-x*μ2)/(L-L*μ1*μ2))))
从而有v(L)=1/μ2√(2gL((1-μ2²)Ln((1-μ1*μ2)/(1-μ2))-(1-μ1)*μ2))

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