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中学物理中刚性绳是以绝对柔软的物体来处理的,它只传递拉力,不能产生支撑力,并且拉力的方向是指向绳的收缩方向。由于刚性绳是被理想化的模型,处理问题时是不考虑它的弹性形变量,所以刚性绳产生的弹力是可以突变的,即如果使绳子产生弹力的外力消失或变化时,绳的拉力也立即消失或变化。同样的道理当两根绳子同时作用在物体时,其中一根绳子突然断开,另一根绳子对物体的拉力大小也会发生突变。所以在分析受绳子作用的物体的受力大小或物体的加速度时,应明确绳子产生的弹力可以突变的特点,先确定外力变化或绳子断开时物体将发生什么运动,再根据运动规律求解相关的物理量。
例如:如图1所示,一个质量为m的小球用两根绳子悬吊处于静止状态,其中AB绳水平,CD绳与竖直方向成θ角,求:(1)剪断AB绳之前CD绳拉力的大小及方向;(2)剪断AB绳的瞬间CD绳拉力的大小和物体的加速度。
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分析:(1)剪断AB绳之前小球受力如图2所示,由平衡条件,可得mg与FCD的合力F与FAB的大小相等,方向相反。所以剪断AB绳之前,CD绳拉力的大小为:,方向沿绳收缩的方向。
女厕老式沟槽式厕所(2)剪断AB绳的瞬间,AB绳对小球的拉力FAB突变为零,同时CD绳对小球的拉力FCD大小也立即发生变化,mg与FCD的合力将不再沿水平方向,如图3所示。小球将作以CD绳为半径的圆弧运动,mg与FCD的合力F合与绳垂直,所以剪断AB绳的瞬间,CD绳拉力的大小为:,加速度大小为:。
2 弹簧产生的弹力特点
液压冷却系统弹簧可以产生拉伸和压缩的弹力,方向沿弹簧的轴线,指向弹簧要恢复原长的方向,大小。弹簧产生的弹力是由于显著形变而产生的,形变消失需要一定时间,即当使弹簧产生形变的外力消除或变化的瞬间,弹簧的长度还没有发生变化,这时弹簧产生的弹力可以看成是不变,这是弹簧产生的弹力与刚性绳的一个不同的方面。
例如:上题中,若把CD绳换成如图4所示的弹簧。求:(1)剪断AB绳之前弹簧弹力的大小;(2)剪断AB绳的瞬间弹簧弹力的大小和小球的加速度。
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