例子问题
问题112:Ap物理C
一个1000千克的火箭有一个能产生30000N力的发动机。根据第三运动定律,当火箭发射时,它会受到一个反作用力,这个反作用力将火箭向上推,其大小与发动机产生的力相等。火箭的加速度是多少?
当火箭发射时,它产生一个向下的力为30000N。由于第三运动定律,火箭经历了30000N的反作用力,将其向上推。
此外,火箭还承受着自身重量的向下力。这是由:
我们知道.
我们知道火箭的质量是1000kg,所以我们只需要找出合力就能解出加速度。
我们知道(因为是向上的是向下的)。
最后求解加速度:
例子问题1:牛顿定律和力图
用两根绳子系着的三个箱子在外力拉动的无摩擦表面上移动如图所示。下面哪个是系统加速度的表达式?
这些都不是
由于箱子都是用绳子连接的,我们知道每个箱子的加速度是完全相同的。它们都以相同的速度和加速度同时、串联地运动。
对每个盒子进行快速分析,就会得到一个非常简单的方程组。每根绳子都经历了一定的张力,所以我们会标注中间绳子所经历的张力而且作为.同样,我们将标记绳索之间所经历的张力而且作为.
对于右边的盒子(质量))我们知道力向右拉,绳子向左拉,拉力为.
我们得到方程:.这个盒子的质量和是它的加速度(对其他盒子来说是一样的)
对于中间盒子的质量我们有一根绳子在右边拉着它还有一根绳子拉在左边.
所以我们得到这个方程:.这个盒子的质量和是它的加速度(对其他盒子来说是一样的)
最后,对于左边的盒子(质量))我们只有一根绳子将它拉向右边.
所以我们得到这个方程:.这个盒子的质量和是它的加速度(对其他盒子来说是一样的)
现在只是一个简单的代换问题。我们有三个方程:
从中我们可以得到力的表达式。隔离在第二个方程中。
将表达式替换为从第一个方程化简。
使用这个值在第三个方程中求出力的表达式。
所以我们有:
解出加速度。
例子问题1:解析力图
一个箱子被一个力推到墙上如图所示。如果盒子与壁面之间的静摩擦系数为,下面哪个表达式表示箱子不掉下来的力是多少?
这些都不是
这个问题需要二维分析。首先找出作用在盒子上的所有力。由于盒子被推到一个表面上,它会自动受到一个法向力.盒子受到自身重量的向下力.最后,由于盒子试图向下滑动,产生了摩擦反对这项动议。下图显示了这些力:
关键是盒子不能移动。
对于横轴,合力必须为零。两个水平力是施力和法向力。
现在,在纵轴上我们有虚构和物体的重量:
最后,利用摩擦力方程求解。
代入重量,因为它等于摩擦力。
分离法向力。
因为法向力等于施加的力,这就是我们最终的表达式。
问题113:Ap物理C
如图所示,一个质量为10kg的箱子被一个力拉动。表面无摩擦。盒子沿水平轴受到了多大的力?
你只需要得到力的水平分量。要做到这一点,你必须使用三角函数的性质。
我们看到力与横轴成60º的夹角。这意味着力的水平分量与这个角相邻。我们可以把这个图看成一个三角形。从三角学中我们知道,要计算三角形的邻边,我们需要用斜边乘以夹角的余弦。
我们可以用所施加的力作为斜边来求力的水平分量: