①式沿OA杆方向取投影可得
mlsi
2si
mgcos0
②
∴
1gcos
si
l
2因为N与杆是垂直的,故无论N取何值,都不影响小环沿杆的运动.现假定小环受到一个扰动,向杆A端发生一位移l,即l大于零.由上面②式知:
mll2si
mgcos
即惯性离心力F′沿杆的分量大于重力沿杆的分量,二者方向相反,合力指向杆的A端,故小环将沿杆向A端加速,不能再返回平衡位置.反之,如小环向O端发生一l位移,此时l0,故
mll2si
mgcos
小环将受到一个指向杆O端的合力,也不会再返回平衡位置,∴小环所处平衡是不稳定平衡.
2动量定理及守恒定律基本内容:质点及质点系动量定理,动量守恒定律,质心及其运动定理
1若Fi外0,则系统无论在哪个方向动量都守恒;若Fi外0,但
i1
i1
系统在某一方向上的合外力为零,则该方向上动量守恒。
2碰撞、打击问题中,在Δt→0时,只能忽略恒定的有限大小的主动外力例
如重力,而随碰撞而变化的被动外力例如支持力一般是不能忽略的。
3若遇到变质量系统,要正确分析出t时刻和t+dt时刻的动量。
例7:可变质量系统
图示一辆总质量为M的装满砂子的小车,车下有一可调
节的小孔,当小孔打开时,砂子从小孔中竖直漏出.设每秒均匀漏出砂子的质量为m,当小车在水平恒力F的作用下,
M
F
在水平地面上由静止开始运动时,砂子也同时开始从小孔中
漏出.如果小车行进时的摩擦可以忽略不计,试由动量定理
证明t时刻小车的运动速度和加速度分别为
vFl
MaF
mMmt
Mmt
证:设t时刻小车的质量为mtMtm,小车的速度为vt,tdt时刻小
车的质量为
mtdtmtdm,
f小车的速度为
vtdtvtdv.
由动量定理列出水平方向的方程
Fdtmtdmvdvdmvmtv
略去两次小量
FdtmtdvMtmdv
t
F
v
dtdv
0Mtm
0
∴
vFl
M
mMmt
由①式可直接得出
advFdtMmt
例8:二体问题
今有质量分别为m1和m2的两个质点组成的系统,忽略外力作用,其质心处
于静止状态.当质量为m1的质点绕质心作半径为r1的匀速圆周运动时,质点m2
作何种运动?
解:将坐标原点O建在质心C上,则有m1r1m2r20m1m2
r2
m1m2
r1
m2
r2
O
p1
p2
Cr1
m1
可见质量为m2的质点必以r2为半径绕质心作圆周运动.
例9:非完全弹性碰撞,恢复系数
一皮球从距地面h1处自由落下,与地面发生非弹性碰撞,其恢复系数为e,
试证皮球在停止前通过的总路程为
S
11
e2e2
h1.
(提示
11xx2x3……,0x1)1x
证明:设第ir