有一种叫“阿特武德机”的装置,可以用来研究超重和失重现象,其研究步骤如下:如图所示,原来左右两侧都悬挂质量为2m的砝码,此时弹簧秤示数为2mg.若在右侧悬挂的砝码上再增加质量为m的砝码,左侧砝码将获得向上的加速度,可观察到弹簧秤上的示数变大,左侧砝码处于超重状态;若将右侧减少一个质量为m砝码,左侧砝码将向下加速运动,可观察到弹簧秤上的示数变小,左侧砝码处于失重状态.请问:
(1)左侧砝码超重状态时,弹簧秤的读数为多少?
(2)左侧砝码失重状态时,弹簧秤的读数为多少?
网友回答
解:(1)处于超重状态时,
对左侧物体受力分析由牛顿第二定律知
F-2mg=2ma
同理对右侧的物体受力分析知
3mg-F=3ma
联立以上二式解得F=2.4mg
(2)处于失重状态时,对左侧物体受力分析知
2mg-F′=2ma′
对右侧的物体受力分析知F′-mg=ma′
联立以上二式解得F′=mg
答:左侧砝码超重状态时,弹簧秤的读数为2.4mg,左侧砝码失重状态时,弹簧秤的读数为mg.
解析分析:当右侧增加一砝码时,左侧砝码超重,右侧砝码失重,此时分别对左右两侧砝码受力分析,利用牛顿第二定律即可解决,同理右侧减少一砝码时,同样利用此法可解.
点评:解决此题的关键是将定滑轮两侧分开进行受力分析,利用牛顿第二定律即可解决此类问题.