题目内容
一根长为L质量为m的均匀柔软的链条悬挂在天花板上,且下端正好接触地板.若松开悬点,让链条自由下落.链条着地不反弹.
(1)求从开始释放到链条恰好全部着地的过程中,地板受到的平均冲力.
(2)试证明,在下落过程中,链条对地板的作用力等于已落在地板上的那段链条重力的三倍.
(1)求从开始释放到链条恰好全部着地的过程中,地板受到的平均冲力.
(2)试证明,在下落过程中,链条对地板的作用力等于已落在地板上的那段链条重力的三倍.
(1)从开始释放到链条恰好全部着地的过程,可以看做质量都集中在整个链条的重心,从重心位置落到地面的过程,
设重心到达地面的速度为v,则:v2=2gh
解得:v=
=
运动的时间t=
=
根据动量定理得:
mv=Ft
解得:F=
=mg
(2)设链条单位长度的质量为m0,当有长为l的链条落地时,落地部分的重力为m0lg,即其对地板的压力为F1=mg=m0lg.
这时,链条的下落速度
,也即正着地的质量元△m的速度为
.
设在△t时间内,质量元的速度减为零,在不计重力的条件下,它对地板的平均冲力为F2=
=
=
=m0v2,
所以链条对地板的作用力为 F=F1+F2=m0lg+m0v2=3mg,正好等于已落地那段链条重力的三倍
答:(1)从开始释放到链条恰好全部着地的过程中,地板受到的平均冲力为mg.
(2)证明如上.
设重心到达地面的速度为v,则:v2=2gh
解得:v=
| 2gh |
| gL |
运动的时间t=
|
|
根据动量定理得:
mv=Ft
解得:F=
m
| ||||
|
(2)设链条单位长度的质量为m0,当有长为l的链条落地时,落地部分的重力为m0lg,即其对地板的压力为F1=mg=m0lg.
这时,链条的下落速度
| 2gl |
| 2gl |
设在△t时间内,质量元的速度减为零,在不计重力的条件下,它对地板的平均冲力为F2=
| △P |
| △t |
| mv |
| △t |
| m0v△tv |
| △t |
所以链条对地板的作用力为 F=F1+F2=m0lg+m0v2=3mg,正好等于已落地那段链条重力的三倍
答:(1)从开始释放到链条恰好全部着地的过程中,地板受到的平均冲力为mg.
(2)证明如上.
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