有沒有牛頓第二定律的題目,第一眼看著很簡單,但做起來很難?
就是初看弱智,做起來回味無窮的那種,一定要可以用牛二解的
大一普通物理有個考試,其中一道題是這樣的(結合網上相似試題[1]回憶):
一根質量分布均勻的鐵鏈在光滑水平桌面上盤成一堆,一端受重力作用而開始豎直下落,在下落過程中鐵鏈不斷地被拉直,重力加速度大小為 ,當鐵鏈下落部分的長度為 ( 小於鐵鏈的總長度)時,求鐵鏈下落部分的速度大小 。
我當時就傻乎乎地用高中的機械能守恆定律做……(大家可以思考這題與高中的類似題目有什麼本質區別)
答案如下:
設鐵鏈的質量線密度為 ,以豎直向下為正方向,鐵鏈下落部分的質量為 ,所受拉力大小為 ,加速度為 ,再經過極小時間 ,鐵鏈下落部分增加的長度為 ,增加的質量為 。
牛頓第二定律:
動量定理:
線密度定義:
速度定義:
解得:
加速度定義:
所以
解這個微分方程有多種方法。設 直接求解見[1](其實我沒看懂怎麼解 ),我們考試答案的方法是:
則
兩邊除以 ,得
由 , 得
兩邊乘以 ,得
由於 ,所以
兩邊積分,結合運動開始時 , ,得
於是
參考
- ^abhttps://wenku.baidu.com/view/2b7a4246be1e650e52ea997b.html
其實會了之後也不難