作者hydrasmith31 (或许死亡才是最好的解脱)
看板Physics
标题Re: [请益]杆子靠墙力学问题
时间Sat Mar 3 18:01:25 2012
※ 引述《HIKARI900766 (哇细小光光)》之铭言:
: ※ 引述《caseypie (期待未来)》之铭言:
: ※ 引述《colorya2001 (遨游天空)》之铭言:
: : 均匀细杆长L质量M两端靠在光滑墙壁和地面,如下图
: : 如任其自此位置开始下滑杆与墙起初夹角α,下滑过程中夹角会增大
: : 当夹角变为多少时杆与墙开始分离?
: : ∣
: : ∣
: : ∣\
: : ∣α\
: : ∣ \
: : ∣ \
: : ∣ \
: : ∣______
: : anser: cosθ=2cosα/3
: : 请问大家怎麽去想这个问题??从哪下手??感谢...
: 与墙分离 = 墙对杆之正向力为0 = 杆之质心无横向加速度
由於横向无加速度,所以acmx = 0
写出质心x = L/2sinθ 微分得v = ωL/2cosθ
再微分得a = (dω/dt)L/2cosθ + ω^2L/2(-sinθ)
因为ax = 0,因此(dω/dt) = ω^2tanθ ------ (1)
: 考虑落下到与墙夹角θ的情况,列出能量守恒关系式
mgL/2(cosα-cosθ) = 1/2(1/12mL^2)ω^2 + 1/2m(ωL/2)^2 ------(Energy)
微分得到
dω/dt = (3g/2L)sinθ ------ (2)
由(1)、(2)得到ω^2 = 3g/2Lcosθ
: 再带入(Energy)
mgL/2(cosα - cosθ) = 1/24mL^2(3g/2Lcosθ) + 1/8mL^2(3g/2L)cosθ
所以cosα - cosθ = 1/8cosθ + 3/8cosθ
cosα = 3/2cosθ
θ = arcos(2/3cosα)
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