作者eric18 (梦周公)
看板TransPhys
标题Re: [力学] 问两题很基础的牛顿力学问题
时间Fri May 7 12:50:07 2010
Q1. 已知A初速为10m/s,B初速为(-)9m/s,B发射时间比A晚1秒,墙高度H=30m
(a)A.B两球於何处相遇 (b)相遇时VA、VB各为多少
──┐ ˙B↓9m/s (B位置与墙等高,A位置於地面,题中B初速的-9
│ 只是表示与A反方向之意)
│
H│
│
│ ˙A↑10m/s
1F:→ piano9913:1. 05/06 23:28
2F:→ piano9913:S = 10t - 1/2gt^2 ....(1) 05/06 23:28
3F:→ piano9913:30-S = -9(t-1) - 1/2gt^2 .....(2) 05/06 23:29
4F:→ piano9913:解联立得 S(高度) t(时间) 第二题答案自动出来 05/06 23:30
5F:→ piano9913:更正第二式的 1/2gt^2 应该是1/2g(t-1)^2 05/06 23:31
由(1)代入(2) 30-(10t-1/2gt^2)=-9t+9-1/2g(t^2-2t+1)
30-10t+1/2gt^2=-9t+9-1/2gt^2+gt-1/2g , gt^2-(1+g)t+(21+1/2g)=0
t=
{(1+g)±√[(1+g)^2-4g(21+1/2g)]}/2g
假设g以简略的9.8代入 黄字部分 根号内会变成
(10.8)^2-4*9.8*25.9=一个负值
所以我想如果我的运算过程没有问题的话 钢琴大大你的列式可能有一点小问题@@"
我的做法跟你大致相同 但(2)式有点相异
我的列式: S=0+10t-1/2gt^2 ...(1)
S=30-9(t-1)-1/2g(t-1)^2 ...(2)
(引用等加速度公式:X=Xo+Vo*t+1/2at^2 ,Xo是初始位置,Vo是初速)
由(1)、(2) 10t-1/2gt^2=30-9t+9-1/2gt^2+gt-1/2g
19t-gt=39-1/2g , t=(39-1/2g)/(19-g)
g以9.8代入的话,t=34.1/9.2=3.707 ...再代入(1)
得S=10*3.707-1/2*9.8*(3.707)^2= -30.266 ...算到这我就点点点了
以平面座标为系统的话这个值表示已经掉到地下30m去了吧= =
这题老师在算时的列式与我的是相同的,但
他给的答案t=2.24
(b)小题的VA他给-5.95 VB给-21.2
但事实上就我的验算
以t=2.24去算VA,VA=VAo+at=10-9.8*2.24=-11.952
更何况他的t跟我算的t还不一样= =
我换个问题好了 我只想问 这个问题是不是有点问题?(有地面的假设下)
Q2. 一方块m放置於一斜块M之斜面上,已知斜块M之斜面与地面交角θ=π/4,m=0.5kg
M=2kg,m与M之接触面摩擦系数μ=0.6,M与地面无摩擦,今有一F施力於M,
求F之范围使得m不会滑动
F │╳╲→m
─→│ ╳
│M θ\
─┴─────
(图只能大略画一下= =",有点丑,请忽略插入斜面的那两条线..)
这题,其实也是对老师的解答有点疑义,麻烦板友了,谢谢
6F:→ piano9913:判断的关键在於"正好上滑"与"正好下滑"这两个部份 05/06 23:23
7F:→ piano9913:即可求出范围,自由体图画对基本上难度是零 05/06 23:23
我说说我的作法
首先以整个系统来看 系统的加速度a=F/(M+m)
以M为基准座标系,由於M为加速座标系,因此画m的分离体图时先确定一个假力ma
方向与F相反
状况一. 正好下滑→算最小推力
m的分离体图 ←ma ↓mg ↖μN N↗
牛顿方程:μN+ma*Cosθ-mg*Sinθ=0 ...(1)
N-ma*Sinθ-mg*Cosθ=0 → N=ma*Sinθ+mg*Cosθ ...代入(1)
μ(ma*Sinθ+mg*Cosθ)+ma*Cosθ-mg*Sinθ=0 (同除以m)
a(μ*Sinθ+Cosθ)=g(Sinθ-μ*Cosθ)
a=g(Sinθ-μ*Cosθ)/(μ*Sinθ+Cosθ) 因θ=45度 Sinθ=Cosθ,分子分母同时约掉
∴ a=g(1-0.6)/(0.6+1)=2.45 , F=(M+m)*a=2.5*2.45=6.125 (牛顿)
状况二. 正好上滑→算最大推力
m的分离体图 ←ma ↓mg ↘μN N↗
牛顿方程:ma*Cosθ-mg*Sinθ-μN=0 ...(1)
N-ma*Sinθ-mg*Cosθ=0 → N=ma*Sinθ+mg*Cosθ ...代入(1)
ma*Cosθ-mg*Sinθ-μ(ma*Sinθ+mg*Cosθ)=0 (同除以m)
a(Cosθ-μ*Sinθ)=g(Sinθ+μ*Cosθ)
a=g(Sinθ+μ*Cosθ)/(Cosθ-μ*Sinθ) 因θ=45度 Sinθ=Cosθ,分子分母同时约掉
∴ a=g(1+0.6)/(1-0.6)=39.2 , F=(M+m)*a=2.5*39.2=98 (牛顿)
所以
6.125≦F≦98
以上是我的作法我的答案
但
老师给的答案是3.9≦F≦71
它的算式明明都跟我的一样 只是中间省略了运算的细节
答案就不一样= = 我到底有没有算错 有的话还麻烦板友订正
这两题困扰我很久了..谢谢
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◆ From: 218.174.201.160
※ 编辑: eric18 来自: 218.174.201.160 (05/07 12:50)
8F:→ piano9913:第二式是我列错了没错 S-30 = .... 05/07 13:33
9F:→ piano9913:如果运算上没问题的话,那这样就可能是老师答案有错吧 05/07 13:35
10F:→ piano9913:我只是粗略看过而已 不好意思 05/07 13:36
11F:→ eric18:还是要感谢楼上愿意理我 XD" 至少让我知道作法应该..没错吧 05/07 13:39