长为L质量为M0的细杆可绕垂直于一端的水平轴自由转动.杆原来处于平衡状态.现有一质量为M的小球沿光

kuaidi.ping-jia.net  作者:佚名   更新日期:2024-07-04
长为l,质量忽略的直杆,可绕其一端的水平光滑轴在竖直平面内做定轴转动,在杆的另一端有一质量为m的小

一道大学物理题!转动惯量那块的
长为l,质量忽略的直杆,可绕其一端的水平光滑轴在竖直平面内做定轴转动,在杆的另一端有一质量为m的小球,现将杆由水平位置无初速度的释放,则杆刚被释放时的角加速度为多少?水平夹角60度时的角加速度?
设水平夹角为θ,角加速度关于水平夹角的函数为β(θ)、切向加速度关于水平夹角的函数为aΓ(θ)
而aΓ(θ)=mgcos(θ)/m=gcos(θ),β(θ)=aΓ(θ)/l=gcos(θ)/l
杆刚被释放时,水平夹角为0,β(0°)=gcos(0)/l=g/l
水平夹角60度时 β(60°)=gcos(60°)/l=g/2l

使杆与子弹保持持续转动,小球(包括子弹)要达最高点高,即在o点上方L处。机械能守恒:
mgL+mgL/2=Jω^2/2 , J=mL^2+mL^2/3=4mL^2/3 -->解得 ω=√(9g/8L)
碰撞时动量矩守恒 :mvL=Jω , -->
子弹最小速度 v=Jω/(mL)=(4mL^2/3)√(9g/8L)/(mL)=2L√(g/2L)

长为L质量为M0的细杆可绕垂直于一端的水平轴自由转动.杆原来处于平衡状态.现有一质量为M的小球沿光滑水平面飞来正好与杆下端相碰(设碰撞为完全弹性碰撞)使杆向上摆到60度处,如图所示,求小球的初速度
解:小球m 初速度设为v,与杆M 发生弹性碰撞,角动量守恒,

mv*L=mv'*L+(ML^2/3)*w <1> 右端圆括号中的是杆对水平轴的转动惯量,w是碰后杆获得的角速度
v'是小球碰后的速度
机械能守恒:
0.5m*v^2=0.5m*v'^2+0.5MgL(1-cosα) <2> α=60°

对杆,从获得角速度w,到摆到末位置,机械能守恒:

0.5*(ML^2/3)*w^2=0.5MgL(1-cosα) <3>

联立解得:v=(1/4+M/3m)*sqrt(3gL/2)

  • 。。一均匀细杆可绕垂直它且离其一端L\4(L为杆长)的水平固定轴o在竖直...
    答:能量守恒。当细杆恰好能做完整的转动时,其重心在最高点时,角速度为零。角动能等于势能的增量。Jw0^2/2=mgL/2,J=(7\48)mL^2 解得:w0=4√3g/7L
  • 一长为l质量为m均质细杆。可绕距一端l/3的参考点O在转动,求其转动惯量...
    答:转动惯量为 I = 1/12 m L^2 + M (L/6)^2 = 1/9 m L^2 开始加速度大小 β0 = M0 / I = m g L/6 sinθ / I = 3 g sinθ / (2 L)由能量守恒得 m g L/6 cosθ = 1/2 I ω^2 水平位置时角速度的大小为 ω = √ ( 3g cosθ / L )接着问速度大小是一个...
  • 质量为M, 长度为L的均匀直棒, 可绕垂直于棒的一端的水平轴O无摩
    答:这类子弹打棒的题都是这么的思路:在子弹打中棒的时候把子弹的直线运动视为以o为轴的圆周运动,从而把线量换为角量
  • 有质量为m的均质杆,长为L,以角速度w绕过杆的端点,垂直于杆的水平轴...
    答:以轴为原点,沿棒的方向建立x轴,则坐标为x,棒长为Δx(Δx<质量为Δm=(m/l)Δx,线速度为v=wx长为Δx的棒的动能ΔE=Δm*(v^2)/2=(m/l)Δx(v^2)/2对上式积分;得总动能E=m*l^2*w^2/6坐标为x,棒长为Δx的棒的转动惯量为ΔI=Δm(x^2)=(m/l)Δx*(x^2),角...
  • ...长为L,质量为M,可绕通过棒的端点且垂直于棒长的光滑固定轴o在水平...
    答:这又不是弹性碰撞,能量守恒并不代表动能守恒,过程中会有能量的损失,即转化成了热量。但是动量肯定是守恒的。
  • ...有一长为2L质量为m的匀质细杆,可绕过其中点垂直于杆的竖直光滑固定轴...
    答:把两子弹和细杆作为一个整体,碰撞之前,系统对于定轴0的角动量为2mvL由于是完全非弹性碰撞,即角动量守恒:2mvL=Jω,(其中,J是该系统的转动惯量为1/3mL²+mL²+mL²)因此得到ω=6v/7L
  • 质量为m之细棒,长为L,在垂直于细棒的一端施加一恒力F一小段时间∆t后...
    答:式中J为细棒对其质心的转动惯量,J=mL^2/3。β为其转动的角加速度。所以可得细棒绕其质心转动的角加速度β=Fr/J=3FLsinα/mL^2=3Fsinα/mL。所以B端的线加速度为a1=βL=3Fsinα/m=3sinα*a。其在x方向的分量为a1x=3sin^2(α)*a。所以B端沿x方向的合加速度为a*[1-3sin^2(α)...
  • 一根长为、质量为m的均质细棒可绕通过其一端的水平轴在垂直平面内自由转...
    答:垂直位置时的转动动能等于重心升到最高时增强的重力势能,Jω^2/2=mgh,其中J=ml^2/3
  • 一匀质细杆质量为m,长度为l,可绕其一端自由转动。求初始时刻的角加速度...
    答:可以用切向加速度a=αR来求解,即细杆质心的切向加速度a=αR(R为质心到杆端水平轴的距离),但这个切向加速度a并不等于g,因为杆在竖直方向不只是受到重力的作用,还受到杆端水平轴施加的竖直力F(不妨设为向上),则根据质心运动定理可得:ma=mg-F (方程①)所以a=g-F/m≠g 由于方程①有...
  • ...有一长为2L质量为m的匀质细杆,可绕过其中点垂直于杆的竖直光滑固定轴...
    答:合外力矩为0,根据角动量守恒,以固定轴为中心有,2(mvL)=2(mv'L)+ Jω 带入v=Lω 2(mvL)=2(mL²ω) + (1/3mL²)ω 解得:ω=6v/7L 此处需注意:1.撞击瞬间,中心点会对帮提供一个阻止其运动的作用力,方向过中心点,根据力矩公式M=Fd,此时d=0,所以合外力矩为0,...