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球体沿斜面纯滚动滚下的特点

时间: 2023-11-24 01:59:56 | 来源: 喜蛋文章网 | 编辑: admin | 阅读: 102次

球体沿斜面纯滚动滚下的特点

幼儿园科学领域球在平底快还是斜坡快

在斜波快。
实际中,球体沿斜面一般不会下滑(滑动),而是滚动下来,这涉及到转动惯量、角加速度、转动动能,甚至滑动兼滚动等非常复杂的情况。这已经不是中学物理课能解决得了的。按中学物理程度来讲,只能说:如果是光滑斜面,球体沿斜面只能向下滑动而不会滚动,坡度越大,下滑的加速度越大,且同样长度的斜面,坡度越大,球体由静止开始下滑所用的时间越短。
如果是足够粗糙的斜面,球体无滑滚动,也是坡度越大,向下滚动的平动加速度越大。
斜坡底部速度最大。之和是相等的,高度越低,势能越小,动能越大,速度也越大

球体的斜面运动

当一个球体延一个斜面自由运动时,它是在不断的匀速加速运动,那么它的加速有没有极限呢!当斜面足够长时,是不是会无限加速下去!
加速度是固定的,当斜面的倾角为90°时最大,等于重力加速度,9.81,其余情况下,总是小于g,具体要看斜面的倾角,因为是下滑力=重力乘以sina,a=0,则=0,a=90,则为最大
所以,只是速度越来越大,不是加速度越来越大
首先分别对物体和斜面做受力分析:
物体受力有:竖直向下的重力、垂直斜面向左上方的支撑力Fa、平行与斜面向右上方的摩擦力Fb。
斜面受力有:竖直向下的重力、垂直斜面向右下方的压力Fa、平行与斜面向左下方的摩擦力Fb。(力的作用是相互的)

下面做进一步分析:
1、斜面相对地面的运动趋势要看斜面的水平受力情况,其中重力的水平分力为0。
2、设斜面与水平方向夹角为a,则压力Fa的水平分力向右,大小为Fa×sina,摩擦力Fb的水平分力向左,大小为Fb×cosa,所以只要求出Fa×sina与Fb×cosa的比值(即:Fa/Fb×sina/cosa=Fa/Fb×tana),就能判断其运动趋势。
3、当物体加速下滑时,物体所受合力方向延斜面向下,则:Fa×tana>Fb,Fa/Fb×tana>1,斜面水平受力和向右,即斜面有水平向右的运动趋势。
4、当物体减速下滑时,物体所受合力方向延斜面向上,则:Fa×tana<Fb,Fa/Fb×tana<1,斜面水平受力和向左,即斜面有水平向左的运动趋势。

本题的解题关键有两点:
1、受力分析
2、力的分解

解题心得:
1、画图,图画明白了,题就解决了。
2、直觉,平时在生活中多观察,多思考,好多问题不用算,凭感觉就知道答案了!

大学物理,球从斜坡上滚下来判断滚动摩擦还是滑动摩擦

一个球,R未知,从斜坡顶端静止滑下,斜坡tan=3/4,首先如何判断它是滚动摩擦还是滑动摩擦。 然后如果这个球有个初速度5m/s,仍然从斜坡顶端滑下,请问滚多远之后它会变成纯滚动
当滚动的角加速度w乘以半径R等于线速度时就是纯滚动了。这个可以这样算:
纯滚动时wR=v所以bR=a其中b是角加速,a是线加速度,由角动量定理:Jb=Rf其中J=2mR^2/5是球体的转动惯量。而mgsin-f=ma所以联立解得:a=5gsin/7=3g/7
于是当有初速度5时,我们选取小球与斜面接触点为原点,那么垂直斜面分量和摩擦力都不提供力矩,只有重力的切向分量提供力矩:则初始角动量为5mR,经过事件t后达到纯滚动,此时角动量为5mR+mgsint=L=Rmv+Jw=Rmv+(2mR^2/5)*(v/R)=7mRv/5,而5-(gsin-gcos*0.2)t=v所以取g=9.8m/s^2来算t约等于1.014秒,x=5t-gt^2/2=2.047m
球体,没有初始速度为零的情况下,在作用于质心的力的作用下,接触面有摩擦,作用力与摩擦力形成一对力偶,以滚动的形式运动。
当外力产生的(质心处)速度等于初始速度时,变成纯滚动。可以计算出时间t
进而可以由时间t计算出出多远
设物体重力为G m=G/10
a合=10(G-G*(3/4)*0.4)/G=7m/s^2
当速度减到0变成滚动
所以5/a合=t
t=5/7(s)
S=(1/2)a合t^2=25/14(m)
提供个思路,自己去解吧:
应该是根据摩擦力算力矩,然后求它的转速,和它质心的速度去比较,可得是否纯滚动。
中间应该会用能量守恒和动量矩定理。
在球心坐标系分析力矩,摩擦力力矩能否平衡重力。
支点坐标分析,弹力能否提供足够摩擦力。
文章标题: 球体沿斜面纯滚动滚下的特点
文章地址: http://www.xdqxjxc.cn/jingdianwenzhang/184558.html
文章标签:斜面  球体  滚动
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