高一物理(运动合成与分解)
如下图所示,当人通过定滑轮拉船靠岸时,人以速度V0匀速前进,当绳与水平方向夹角为x时,求船的速度
将船的速度(即绳的端点速度)分解,船在沿绳方向的速度为人的移动速度,与绳垂直方向的速度为船绕滑轮转动的速度,即vcosα=v0,所以v=vo/cosα
船的速度V= V0/conx 详见附件:拉船.doc
当人通过定滑轮拉船靠岸时,人以速度V0匀速前进,当绳与水平方向夹角为x时,求船的速度u。 说明:此题如果出现在高中学生的手中,能够比较人走的速度与船行速度的大小即足矣。现在解答如下: 设滑轮与船头之间,绳的长度由l(小写的L)缩短为l-△l的过程中,船头从A移动到B时移动了△z。
从B向“绳的长度”引垂直线,垂直足为C,AC=△l。在直角三角形中,△z>△l,故 船的速度u大于人的速度V0。 设滑轮距离船头的水平方向的高度为h。则l^2=z^2+h^2 (后面“2”为平方)。 对上式求二阶导数,有 2*l(dl/dt)=2*z(dz/dt) (h^2为常数,其导数为0) 故有 |u|=(l/z)v0。
l/z=1/cosx |u|=v0*(1/cosx) 从上式可见,船头速度与它在的位置有关,故船作变速运动。 对上式求导数,得运动的加速度:a=-(v0^2*h^2)/(z^3)。
说明:△z、△l是微变量。dz、dt等是微分。v后0是它的下标。 。
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