研究物体间相互作用的物理题如图,长为L的绳子,一端栓着半径为R、重为G的球,另一端栓在倾角为a的光滑斜面的顶点A上,求绳子中的张力.计算出的答案要求准确无误,附上简单的过程就可以了请高手赐教,急用,问题一解决即送上积分.
网友回答
此题中的球必须被看成刚体,而非质点.受力平衡法:沿斜面方向和力为零:mgsinα-Tcosθ=0……θ为绳子与斜面的夹角.cosθ=(L^2-R^2)^0.5/LT=mgLsinα/(L^2-R^2)^0.5力矩法:以球和斜面的接触点为参考点.绳拉力的力臂...
======以下答案可供参考======
供参考答案1:
看绳子受到了几个力。球拉力、斜面顶端的拉力,球处以静止状态故两个力相等,这时只需计算出球所受到了拉力就行了。对球受力分析建立坐标系(x轴沿斜面方向)把重力分解根据平衡条件可得绳张力=对球拉力=G*sina
供参考答案2:
mgsinα,方向沿斜面向上。
供参考答案3:
先求出绳子与斜面间的夹角
方法:过球心向斜面作垂线,如图,在所围成的三角形中,设绳子与斜面间的夹角为β角,所以由公式sinβ=R/L 用反三角函数可求出
角β=Arcsin(R/L)。
然后对球进行受力分析,它一共受到三个力,竖直向下的重力,垂直于斜面向上的支持力,还有绳子的拉力。以球心建立水平和竖直的直角坐标系,然后将拉力和支持力分别分解成水平和竖直方向的分力。如图,红色箭头分别表示重力,支持力和拉力,蓝色箭头是支持力的两个分力,粉色箭头表示拉力的两个分力,
图中绿色角=π-α+β
则它的补角,即绳子与水平的夹角(蓝色角)=π-(π-α+β)=α-β
图中支持力与竖直线的夹角(紫色角)=α
根据受力平衡得,支持力的水平向左的分力与拉力水平向右的分力相等;向下的重力与支持力和拉力竖直向上的分力的合力相等。所以可列等式:
水平:cos(α-β)×F=sinα×N
竖直;G=sin(α-β)×F + cos(β)×N
在两个等式中将N消掉,解得:
F=Gsinα/{cosα×cos(α-β)+sinα×sin(α-β)}
再将β=Arcsin(R/L)代入上式,即可得到答案。