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墨滴

九方皋相马

2021/08/21  阅读:67  主题:凝夜紫

高中物理力矩平衡

力矩平衡对于普通高考生来说,属于超纲知识,不过有些题目,用力矩平衡条件求解快速、方便。

T1 如图所示,两个质量分别为 的小环 , 用轻绳连着套在一个竖直固定着、半径为R的光滑大圆环上。如果连线对圆心的张角为 ,求平衡时, 环与圆心 的连线跟竖直方向的夹角

基本方法

由于大圆环光滑,小环 在大圆环切线方向上受力分别为

=

=

联立得

用力矩平衡条件

把小环 和连接两个小环的轻绳看成一个整体,取大圆环圆心 为转轴,根据力矩平衡条件

=

解得

方法应用

T2 两根绳长 的细线,一端拴在同一悬点 上,另一端各系一个小球,两球的质量分别为 ,已知两球间存在大小相等、方向相反的斥力而使两线张开一定角度,两线与竖直方向夹角分别为45° 和30° ,如图所示,则 为多少? 基本方法不再赘述,下面用力矩平衡条件解答本题。

取两根绳和小球整体为研究对象, 为转动轴,根据力矩平衡条件

再来看一题

T3 如图所示,一长为L的轻杆一端固定在光滑铰链上,另一端固定一质量为m的小球。一水平向右的拉力作用于杆的中点,使杆以角速度 匀速转动,当杆与水平方向成60°时,拉力的功率为多少?

解法1

根据力矩平衡条件求力

杆中点速度大小

夹角 =30°

功率

联立得

解法2

匀速转动,动能不变,拉力的功率在数值上应该等于重力的功率。

将球的线速度分解为水平方向速度和竖直方向速度

重力的功率

拉力的功率

任何一个物质系统,都离不开能量。形象、直观地表示其能量的流向及其转换、分配的图形,叫能流图能流图可以凸显能量的转化和守恒(或功与能的转换关系)的物理实质。

除了刚才的例题,能流图还可以解决很多其他的问题,比如关联速度、电磁感应、热力学等相关问题。

九方皋相马

2021/08/21  阅读:67  主题:凝夜紫

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九方皋相马