题目内容
【题目】有一匀质细绳AB,长为L,A端点悬挂在天花板上,开始时A、B等高,如图1所示。将B释放,B点掉到距天花板时将A剪断,如图2所示。问:此时起经过多长时间,绳子刚好伸直(如图3所示)?要求用质心运动定律求解。
【答案】
【解析】
图丁是中间态端刚好脱落时的情景,此时端速度为零,端位置、速度以及软绳质心的位置、速度分别为(计算略)
,,,.
全绳刚好伸直时,由图丁中的几何关系易知,比朝下多走的路程为.
其间经过时间,因在地面参考系中,、均做具有初速的自由落体运动,即有
,解得.
阅读解答,也许你会发出疑问,解答似乎没有用到质心运动定理啊?真的么?那么,剪断后,质心的加速度是多少?怎么来的?
的确,本题的解答过程更像是运动分析,但本模型是很容易显现出动力学特征的,如求解剪断前,天花板对绳的拉力的表达式等等.
说明一点,在学-习动量知识后,对绳子的形变产生的作用力问题,人们更习惯于运用动量定理求解作用力,但这并不能排斥质心运动定理在解答这一问题上的有效性.
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