力学难题 高手进

来源:百度知道 编辑:UC知道 时间:2024/09/20 06:58:06
一个圆柱体质量为m=1kg 半径为10cm 初速度为4m/s 冲上一个30°倾角的斜面(足够长) 斜面的摩擦系数是0.2. 问圆柱体能上升的最大高度h
初速度没有转动速度 是平移速度 轴线与斜面没有夹角 要考虑转动能量 摩擦系数是滑动摩擦系数 我们知道理想的滚动是不受摩擦力的 然后运动状态就是自己分析了

我的意思是当物体纯滚动以后就不受摩擦力了 因为接触点是相对静止的 当然滚动是一定需要一定的摩擦系数的 斜面的滚动状态就更加复杂 光滑只能滑动是完全正确的 不过这个题复杂之处在于这个物体的运动方式是变化的 因此要分析。

没有这么简单 我说了 有转动能量。

来个高手做吧。。。。

具体问题具体分析吗,这个问题难吗,很容易啊,,
你认为你有必要考虑转动这一块的能量吗,除非你全过程要用能量去解,

由于这里的条件,我只说思路

第一步:首先判断有无滑动,如没有滑动,全过程机械能守恒,那太简单了,就兴奋吧,如果判断有滑动,那就更兴奋了,挑战来了,可以显摆一下了,不过也是菜鸟级的。暗笑吧。

第二步: 在有滑动的情况下,整个过程分两部分,从有滚滑并存到只有滚动,比较复杂的是第一阶段,即滚滑并存的阶段。滚滑并存与纯滚动的衔接点的临界状态,肯定是圆柱体的边缘转动的线速度等于它的平移速度,即质心速度。所以我们得到了临界条件,角速度*半径=质心平移速度。
我们先来表示角速度,由于是滑动摩擦,显然第一阶段摩擦力毫无疑问的是个恒力,由于重力作用于质心,而质心在圆柱体的轴线上,重力对圆柱体转动没有贡献,所以角加速度完全来源于滑动摩擦力。因此可求力矩,力矩除以转动惯量,便得到了角加速度,角加速度乘以时间就是转动的角速度了。这里时间未知,这就是我们要求的一个间接的中间变量。我们得到了角速度的表达式,而未知量只有时间。
我们再来表示圆柱体的平移速度,摩擦力和重力显然都会对加速度有贡献,怎么求这个加速度,我不用多说了吧,这可是基本功的基本功了,幼儿园水平的东西了,那么这个加速度*时间不就是平移速度了吗。很明显这个时间和上边的时间是相等的,也只有时间一个未知量。
利用我们说的,角速度*半径=质心平移速度。我们能求出运动时间。为什么要求这个时间呢,好像和题目没什么关系,且听继续分解。
至此我们把第一阶段结束时的运动状态完全搞清楚了。我们进入第三步。
第三步:如果你一直在想,你可能认为,我们已经处理完了运动的第一阶段,应该处理第二阶段了,即纯滚动阶段,但是这样做其实会使问题复杂,我们不考虑第二阶段的运动,而是将两个阶段合二为一,看整体,整个过程,怎么办呢。这里我们用能量守恒,(不用动能定理,也不用机械能守恒,因为运动分两个阶段第一各阶段机械能不守恒,只能动能定理,而第二阶段机械能守恒,全过程又是变力的,所以考虑能量守恒)
由于能量守恒,运动的初始状态有多少能量,那么他能使用的能量不