作者hydrasmith31 (或許死亡才是最好的解脫)
看板Physics
標題Re: [請益]桿子靠牆力學問題
時間Sat Mar 3 18:01:25 2012
※ 引述《HIKARI900766 (哇細小光光)》之銘言:
: ※ 引述《caseypie (期待未來)》之銘言:
: ※ 引述《colorya2001 (遨遊天空)》之銘言:
: : 均勻細桿長L質量M兩端靠在光滑牆壁和地面,如下圖
: : 如任其自此位置開始下滑桿與牆起初夾角α,下滑過程中夾角會增大
: : 當夾角變為多少時桿與牆開始分離?
: : ∣
: : ∣
: : ∣\
: : ∣α\
: : ∣ \
: : ∣ \
: : ∣ \
: : ∣______
: : anser: cosθ=2cosα/3
: : 請問大家怎麼去想這個問題??從哪下手??感謝...
: 與牆分離 = 牆對桿之正向力為0 = 桿之質心無橫向加速度
由於橫向無加速度,所以acmx = 0
寫出質心x = L/2sinθ 微分得v = ωL/2cosθ
再微分得a = (dω/dt)L/2cosθ + ω^2L/2(-sinθ)
因為ax = 0,因此(dω/dt) = ω^2tanθ ------ (1)
: 考慮落下到與牆夾角θ的情況,列出能量守恆關係式
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
: 再帶入(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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