一道大学物理牛顿定律题
一条质量分布均匀的绳子,质量为M ,长度为L,一端拴在转轴上,并于恒定角速度w 在水平面上旋转.设转动过程中绳子始终伸直不打弯,且忽略重力,求距转轴为r处绳中的张力T(r) 答案是T(r)=Mw^2(L^2-r^2)/(2L) 按照答案看,当r增大时,T越小。为什么是这样呢? 我认为 绳子各处具有相同的角速度,所以r越大,向心力就越大,所以应该是r越大T越大才对。我哪里想错了呢?
取绳中的某一质点M,它受靠近圆心O的质点A和远离O的质点B共同作用(AMB相邻),A对M的力F1指向O,B对M的力F2方向相反,显然 F1>F2,F1为A处张力,F2是B处的张力,所以越靠近O,张力越大。 【注】①你把向心力理解为该处张力,而实际上是左右相邻张力的合力。 ②至于r越大,向心力越大,只能说明F1与F2之差在变大
r处的拉力是用以支撑r处以后绳的向心力,楼主不如想极端情况,绳子最末端是不受回拉的力,否则绳子将回缩,同样中心是受力最大的,如以你手捏着绳子转圈,你手不用力绳子就飞走了。
同意上面溪水的回答!
你想认为的并没有错。随半径r增大,对应处绳子“需要”的向心力越大。但绳子受到的张力T并不等于它需要的向心力。这很好理解,你可以所那根绳子想像成十个质量相等的人,距离转轴最近的人抱住转轴,后一个抱住前一个的脚成一条线在那转。很显然,距离转轴最近的人需要的向心力最小,但他受到的拉力(也就是张力)却最大,因为他要拉住后面所有的人不被甩掉(即承担后面所有人需要的向心力)。也就是说他受到拉力是后面所有人需要的向心力之和。
C:\Users\zd\Desktop\一条质量分布均匀的绳子.doc