作者pobm (气吞万里如虎)
看板TransPhys
标题Re: [力学] 一题张力的
时间Tue Aug 1 18:11:11 2006
我来说说我想到的好了
这样大大们应该会比较好教我
首先设柱子的半径为r
则绳上一小段ds=rdθ
而这段rdθ会因为张力拉紧而对柱子造成一个正向力2Tsin(dθ/2)
因为dθ->0所以 2Tsin(dθ/2)-> Tdθ
所以这段ds所造成的摩擦力=μTdθ
然後把ds积一下就可以得到绳子提供的总摩擦力了
问题一: 这跟题目给的θ有什麽关系
(θ到底是谁和谁之间的角 还是他一圈都没绕完 而θ是它所绕到的角度)
问题二: 我要从哪积到哪? 积整段绳长吗? 我怎麽知道整段绳长是多少
问题三: 这应该很明显跟圈数有关~但题目没给我圈数
还是这三个问题其实是同一个???
谢谢唷~~
※ 引述《Morphee (千磨万击还坚劲)》之铭言:
: ※ 引述《pobm (气吞万里如虎)》之铭言:
: : A rope wraps an angle θ around a pole. You grab one end and pull with a
: : tension T . The other end is attached to a large object, say, a boat. If
: : the coefficient of static friction between the rope and the pole is μ,
: : what is the largest force the rope can exert on the boat, if the rope is
: : not to slip around the pole?
: : 它是说有个绳子以θ角缠在竿上?????(这是怎麽缠的阿)
: : 你用T的力抓住绳子的一端
: : 绳的另一端缠在一艘船上
: : 如果绳子和竿间的静摩擦系数是μ
: : 绳子能拉船的最大力为?
: : 设绳子在竿上没有滑动
: : 题目是这样对吧
: : 可是他第一句我就不太懂了
: : 请知道的大大能告诉我
: : 谢谢^^
: Pole也可以是"柱",这样诠释有没有比较合理呢?
: 不过竿,也是半径比较小的柱子就是了.
: 只是我这里按常理来说,
: 假想你是成龙,饰演一位船工,造船厂的工厂有一艘刚完工的新船,架在岸边
: 正预备下水,你手上拿着绳子,听着老板演讲,忽然不知为何,船动了起来,滑向海里
: 但是岸边还有另一条船,如果新船就这样下水, 一定会撞在一起的,但只有你手上握有绳子,
: 要是你有成龙的俐落,必定会找一个柱子,狠狠绕上几圈!
: 希望你有画面感了.
: 事实上,这是很有名的古典问题!
: 典故是小说中的大力士,第一个解出的人又是伟大的Euler,
: 祂解出磨擦力跟圈数的关系,这里可以先跟你说答案
: 磨擦力跟角度是指数的关系(就是有e).
: 方法很老套,选一小段rope,力分析,近似,忽略高级小量,
: 积分,OK.
: Remark 1.
: 现在没有考试的压力,我建议你算出解析解(就是方程式)後,
: 自行做一些数值解(有小数点的数字),如果会让你惊讶,
: 这题就真正带给你物理了.
: 你会发现,原来磨擦力可以让一个小孩拉住一艘船!
: Rmk 2.
: 可以有其他种问法,比如说一柱悬空,一绳绕柱,
: 两端各有一重物M及m,要使两物静止,rope最少要绕几圈?
: 一题多问,一题多解,一解多题.这种养成习惯,养成能力後
: 你就可以是不用补习的那种人了.
: p.s 会问问题的人就不需要补习,
: 比如说你遇上两个平行电板,要解电容,
: 解完以後,你如果会想:那三个平行电板呢?
: n个平行电板呢?圆柱型呢?(同轴电缆)
: 这样纵向推广後,还可以横向推广:
: 如果介质非真空呢?
: 如果介质不但非真空,而且还不是各向同性的呢?
: (就是介质是空间或角度的函数喔)
: 要这样想,
: 你要先能知道那些因素(物理量)可以变化.(这要求你物理知识)
: 还要知道可以怎麽变?线性,指数变化,跃变...?
: (这要求对物理实质的想像力,数学能力.)
: 这背後是一整套的物理故事,需要数学语言来描述,
: 你就会很自然得去学很多数学了.
: (而非跟着补习班的进度学.)
: 如果有这种"推广"的能力,然後有勇气跟知识去假设已知未知,
: 这样玩上几次,你的能力就会超越那些补习的人.
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◆ From: 140.122.61.209
1F:推 Morphee:你可以想一下圈数跟角度的关系 08/02 13:06
2F:推 Morphee:至於角度,你可以想想实际上要线如何缠绕柱子. 08/02 13:07
3F:推 Morphee:另外一题怎麽不见了? 解决了? 08/02 13:09
4F:推 pobm:另外一题解决了^^~~因为太简单怕占到版面所以自D了 08/02 13:26
5F:推 pobm:所以角度是绳子绕一圈圈面的法向量和柱子的方向向量的夹角吗 08/02 20:33
6F:→ pobm:所以当角度等於零时绕一圈要2πR的长度 08/02 20:35
7F:→ pobm:当角度不等於零时绕的圈面会是一个长轴为2rsecθ短轴为2r的 08/02 20:37
8F:→ pobm:椭圆~~所以我要去算那个椭圆的周长 再求θ角绕一圈所需绳长 08/02 20:38
9F:→ pobm:和角度为零时所需绳长的比 08/02 20:40
10F:→ pobm:以上是我所有想到绳长跟角度θ相关的东东 08/02 20:40
11F:→ pobm:但是即使这样我还是找不到到底我该积到哪 08/02 20:41
12F:推 pobm:@@ 08/02 20:54
13F:推 pobm:我是不是太笨了>"< 08/02 21:50
14F:推 pobm:这个方向是对的吗 08/03 20:03
15F:推 pobm:请问M大能否再给些提示 08/05 01:03