- 主题:问个物理问题(可能较难)
我觉得应该隐含质点和杆碰撞后不会弹开吧。如果能弹开,就是你说的情况,好像挺复杂。
下面这个分析不对,质点角速度不会一直增加,我再想想。
(如果不会弹开,那么碰撞后就不会分开了,质点会顺着杆一直滑到顶端。这点很容易证明:
质点的运动可以分解成绕O的转动和远离O的直线运动,刚开始质点速度为0,绕O的角速度为0,杆转得比较快,所以会分开;后面质点加速,如果能撞上杆,相遇时它对O的角速度一定大于杆;而后,因为质点受重力作用,如果杆不给它一个支持力,重力的切向分量就会让它的角速度增加,超过杆,而这是不可能的。所以杆一定会支持它,也就是它和杆不分离。
)
【 在 Lispboreme 的大作中提到: 】
: 不知道中学能否解决
: 说有一个杆,可以绕一条水平轴O在竖直平面内运动,杆初始是水平放置,离
: 杆的轴O长度为L处放有一个质点。某时,杆绕O向下匀速圆周运动,而后质点
: ...................
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修改:laofu FROM 120.229.69.*
FROM 120.229.69.*
如果假设质点和杆是弹性碰撞,同样把质点运动分解成加速转动加速离心,也能解出使质点能恰好遇到自由端的条件。但显然转动的角加速度以及离心的加速度不是常数,必然要用到积分,似乎不是中学的范围了。
【 在 laofu 的大作中提到: 】
: 我觉得应该隐含质点和杆碰撞后不会弹开吧。如果能弹开,就是你说的情况,好像挺复杂。
: 如果不会弹开,那么碰撞后就不会分开了,质点会顺着杆一直滑到顶端。这点很容易证明:
: 质点的运动可以分解成绕O的转动和远离O的直线运动,刚开始质点速度为0,绕O的角速度为0,杆转得比较快,所以会分开;后面质点加速,如果能撞上杆,相遇时它对O的角速度一定大于杆;而后,因为质点受重力作用,如果杆不给它一个支持力,重力的切向分量就会让它的角速度增加,
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: 【 在 Lispboreme 的大作中提到: 】
: : 不知道中学能否解决
: : 说有一个杆,可以绕一条水平轴O在竖直平面内运动,杆初始是水平放置,离
: : 杆的轴O长度为L处放有一个质点。某时,杆绕O向下匀速圆周运动,而后质点
: : ...................
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FROM 120.229.69.*
你的问题是不是,L和杆长之间满足什么关系时,才会有质点与杆只相遇一次且恰好在杆的端点?
【 在 Lispboreme 的大作中提到: 】
: 不是碰撞问题。
: 该解答是用质点竖直向下落的轨迹与杆自由端的圆弧轨迹相交求的时间,如果这个解答
: 成立,必须在这个时间范围内,两者的轨迹从来不相交才行。解答只是求出了这个值,但
: ...................
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FROM 120.229.69.*
设杆长为x,可以求出相遇的时间 T=[4(x^2-L^2)/g^2]^(1/4)
杆的角速度 Ω=[arccos(L/x)]/T
那么要求对任意 t大于0小于T,有 tg(Ωt) 大于 gt^2/(2L)
所以要求 f(t)=tg(Ωt)-gt^2/(2L) 在域内有且只有一个极值点
f'(t)=0 在 (0,T] 上有且只有一个解。然后可以解出x的范围。
似乎只能用数值解
【 在 Lispboreme 的大作中提到: 】
: 是。而且我只关心1/4周期内的相遇,多于一个周期那种相遇我不考虑。
: 【 在 laofu 的大作中提到: 】
: : 你的问题是不是,L和杆长之间满足什么关系时,才会有质点与杆只相遇一次且恰好在杆的端点?
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FROM 120.229.69.*
我前面也犯了和你一样的错。质点的速度虽然不断增加,但它对 O 的角速度不是,设想质点到非常远之后,它对O的角速度基本为0,肯定比杆慢。
也可以直接写出质点角速度和时间的关系:
=(4Lgt)/[(g^2)(t^4)+4L^2]
容易看出来角速度是先增后减的。
【 在 nkai 的大作中提到: 】
: 相遇前杆不是跑在质点前只有转速太快杆又转了一圈了
: 如果是在第一个90度内相遇,相遇前杆怎么也跑不到质点后,
: 加速只是让质点能在第一圈内碰到杆,质点正下方对应的杆上的点在竖直方向也在加速,而且加速度越来越大
: ...................
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FROM 120.229.36.*
能不能相遇要看角速度,因为杆不是一个点,是一长条。
你质点第一次遇杆的那个点,后来的竖直速度当然一直比质点慢;但,杆上离O更远的点,当时的竖直速度比质点快,后来有可能和质点相遇。
另外你说“质点正下方对应的杆上的点在竖直方向也在加速,而且加速度越来越大”
这是不对的,过竖直线之前,杆上所有的点在竖直方向都是减速。
【 在 nkai 的大作中提到: 】
: 没毛病啊,我说的正下方杆上的点竖直方向的线加速度是越来越大的,
: 你是以质点从角速度分析,我是从质点在竖直方向与杆的交点的运动来分析
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修改:laofu FROM 120.229.36.*
FROM 120.229.36.*