- 高三物理静力学临界问题
高三物理静力学临界问题主要包括以下几种:
1. 杆的弹力问题:这类问题通常涉及到杆的弹力是否为零、杆对物体的作用效果等问题。解决这类问题的关键在于正确分析物体的受力情况,并运用力的合成或分解的方法求解。
2. 绳的张力问题:绳的张力通常表现为绳绷紧时的瞬间,绳的张力不一定等于绳子的最大承受力。解决这类问题的关键在于正确分析物体的运动状态和受力情况,并运用牛顿第二定律求解。
3. 轻绳跨过滑轮的问题:这类问题涉及到轻绳跨过滑轮后绳中各段受到的拉力大小关系,以及物体运动状态的变化。解决这类问题的关键在于正确分析物体的受力情况,并运用力的合成或平衡条件求解。
4. 动态平衡问题:这类问题通常涉及到多个物体在力的作用下处于平衡状态,且各个力之间存在某种动态变化的关系。解决这类问题的关键在于运用微元法,将时间或空间进行微元化,将动态平衡问题转化为静态问题求解。
5. 临界滑动问题:这类问题通常涉及到物体在斜面上或平面上的临界滑动问题,需要运用静力学平衡条件进行求解。解决这类问题的关键在于正确分析物体的受力情况,并运用力的合成或分解的方法求解。
以上是静力学临界问题的常见类型,具体问题可能因实际情况而异。
相关例题:
例题:
在光滑的水平面上有一个质量为M的木块,木块中间夹着一个质量为m的物体,物体与木块表面间的动摩擦因数为μ。当木块受到一个水平向右的推力F作用时,木块与物体保持相对静止一起向右做匀加速运动。已知木块与物体之间的最大静摩擦力等于滑动摩擦力,重力加速度为g。
问题:当水平推力F多大时,物体与木块之间恰好发生相对滑动?
分析:
物体与木块之间恰好发生相对滑动时,物体与木块之间的静摩擦力达到最大值,因此需要求出最大静摩擦力的大小。根据牛顿第二定律,可求得加速度的大小和方向,再根据加速度和物体与木块之间的相对位移关系,可列出临界问题的临界方程。
解答:
设物体与木块之间的最大静摩擦力为f,则最大静摩擦力的大小为fm = μmg。
根据牛顿第二定律,可得物体的加速度为a = (F - fm) / (m + M) = F/m + gμ。
当物体与木块之间的相对位移达到临界位置时,物体相对于木块的位移为s,则有s = at^2/2。
根据以上条件,可列出临界方程:s = M(a - gμ)t^2/2。
将a代入上式可得:s = M(F/m - 2gμ)t^2/2。
当物体与木块之间的相对位移达到临界位置时,物体恰好发生相对滑动,即s = M(F/m)t^2/2 - s = M(gμt)^2/2。
将上式代入上式可得:F = (M + m)gμ(M + m)。
因此,当水平推力F为(M + m)gμ(M + m)时,物体与木块之间恰好发生相对滑动。
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