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卫星绕太阳作椭圆运动,成为一颗人造行星。如果发射速度大于等于167kms,卫星将挣脱太阳引力的束缚,飞到太阳系以外的空间。【例题解析】例1如图21所示,已知物块A、B的质量分别为m1、m2,A、B间的摩擦因数为μ1,A与地面之间的摩擦因数为μ2,在水平力F的推动下,要使A、B一起运动而B不至下滑,力F至少为多大?
图21
图22
解析B受到A向前的压力N,要想B不下滑,需满足的临界条件是:μ1Nm2g设B不下滑时,A、B的加速度为a,以B为研究对象,用隔离法分析,B受到重力,A对B的摩擦力、A对B向前的压力N,如图22所示,要想B不下滑,需满足:μ1N≥m2g即:μ1m2a≥m2g所以加速度至少为agμ
1
再用整体法研究A、B,根据牛顿第二定律,有:Fμ2(m1m2)gm1m2gm1m2a所以推力至少为Fm1m2注释
1
1
2g
隔离法就是从整个系统中将某一部分物体隔离出来,然后单独分析被隔离部分的
受力情况和运动情况,从而把复杂的问题转化为简单的一个个小问题求解。例2六个完全相同的长条薄片AiBii1、2、…、6)依次架在水平碗口上,一端搁在碗口,另一端架在另一薄片的正中位置(不计薄片的质量)将质量为m的质点置于A1A6的中点处,试求:A1B1薄片对A6B6的压力
图31
f解析(递推法)本题共有六个物体,通过观察会发现,A1B1、A2B2、…、A5B5的受力情况完全相同,因此将A1B1、A2B2、…A5B5作为一类,对其中一个进行受力分析,找出规律,求出通式即可求解。以第i个薄片AB为研究对象,受力情况如图32所示,第i个薄片受到前一个薄片向上的支持力Ni、碗边向上的支持力和后一个薄片向下的压力Ni1选碗边B点为轴,根据力矩平衡有
NL得Nii12211115所以N1N2N3N62222NiLNi1
图32①
再以A6B6为研究对象,受力情况如图32所示,A6B6受到薄片A5B5向上的支持力N6、碗向上的支持力和后一个薄片A1B1向下的压力N1、质点向下的压力mg选B6点为轴,根据力矩平衡有
N1
L3mgLN6L24N1mg42
图33
由①、②联立,解得
所以,A1B1薄片对A6B6的压力为
mg42
例3一根均匀柔软的绳长为L,质量为m,对折后两端固定在一个钉子上,其中一端突然从钉子上滑落,试求滑落的绳端点离钉子的距离为x时,钉子对绳子另一端的作用力是多大?解析(微元法)钉子对绳子另一端的作用力随滑落绳的长短而变化,由图4
此可用微元法求解如图38所示,当左边绳端离钉子的距离为x时,左边r
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