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诸位来轻松一下,换换脑筋,解决一个简单问题
[楼主] 作者:云野鹤  发表时间:2005/02/19 22:34
点击:316次

匀质圆盘沿斜面纯滚动,摩擦力=?

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陀螺支撑着宇宙
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 [2楼]  作者:jqsphy  发表时间: 2005/02/19 22:55 

与滚动摩擦系数有关,这个需要实验测量的.

 

[楼主]  [3楼]  作者:云野鹤  发表时间: 2005/02/19 23:27 

请注意:是理想纯滚动,与滚动摩擦系数无关


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陀螺支撑着宇宙
 [4楼]  作者:jqsphy  发表时间: 2005/02/20 01:39 

那么无摩擦生热了,摩擦力所做功全部转化为滚动体的质心动能.求法如下:

滚动体质心加速度

a=(mgsinA-f)/m        (1)

设滚动体半径为R,角加速度为b, 那么由摩擦力f提供的力矩fR导致:

fR=(1/3mRR)b,              (2)

对于理想纯滚动,a与b的关系是

a=bR.          (3)

以上三个方程,可以求出三个未知数a,b,f.

 [5楼]  作者:jqsphy  发表时间: 2005/02/20 01:40 

补充说明: 在a=(mgsinA-f)/m 中, A为斜面倾角.
诸位来轻松一下,换换脑筋,解决一个简单问题
 [6楼]  作者:wbx.21  发表时间: 2005/02/20 03:25 

回复:对!只是转动惯量(1/3mRR)有笔误吧?应为(1/2)mRR


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科学求真;宗教求善;艺术求美
[楼主]  [7楼]  作者:云野鹤  发表时间: 2005/02/20 18:15 

到底哪个对???


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陀螺支撑着宇宙
 [8楼]  作者:jqsphy  发表时间: 2005/02/20 19:12 

对,转动惯量是(1/2)mRR.
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[楼主]  [9楼]  作者:云野鹤  发表时间: 2005/02/20 20:27 

接下来的问题应该比较有趣

首先确定,摩擦力是定值,不随圆盘运动而变化。

调整倾角A或圆盘半径R,可以使得摩擦力f=mgsinA

现在试想在无重力环境,圆盘上缠绕着理想绳索,绳索头固定在某处,以力F=mgsinA拉圆盘质心,其效果是否相同?即逐渐放开的绳索中的拉力衡=F?

我是真心请教,从第二行可能就错了,请指点



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陀螺支撑着宇宙
 [10楼]  作者:jqsphy  发表时间: 2005/02/21 01:33 

您要调整倾角A或圆盘半径R,那么您所说的理想滚动就不可能做到了,那么我上次提供的公式就不一定再成立.
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[楼主]  [11楼]  作者:云野鹤  发表时间: 2005/02/21 08:37 

不会吧??对这两个条件原题并未限制,您的公式应该普适,f=mgsinA应该存在


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陀螺支撑着宇宙
 [12楼]  作者:正和  发表时间: 2005/02/21 11:22 

注意平动速度v=转动线速度wR,运用机械能守恒定理即得v=sqrt(4/3gh)

即1/2mv^2+1/2Jw^2=1/2mv^2+1/2(1/2mR^2)(v/R)^2=mgh

v=sqrt(4/3gh)

[楼主]  [13楼]  作者:云野鹤  发表时间: 2005/02/21 22:59 

这样能否得出jqsphy先生的结论?即摩擦力f=(mgsinA)/3


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 [14楼]  作者:正和  发表时间: 2005/02/22 17:14 

能!两边对t求导即得

a=dv/dt=d[sqrt(4/3gh)]/dt

=sqrt(4/3gsinA)d[sqrt(L)]/dt

=sqrt(4/3gsinA)(dL/dt)/[2sqrt(L)]

=sqrt(4/3gsinA)v/[2sqrt(h/sinA)]

=2/3gsinA

f=mgsinA-ma=1/3gsinA

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