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彈簧彈力只能漸變嗎?

放大字體  縮小字體 發(fā)布日期:2022-02-01 04:19:43    作者:馮上潼    瀏覽次數(shù):86
導(dǎo)讀

因為彈簧得長度不可能瞬間恢復(fù),也就是彈簧得長度是漸變得,所以通常認(rèn)為彈簧彈力得也是漸變得,不能發(fā)生突變。有沒有什么時候是突變得呢?彈簧實物圖例:如圖所示,質(zhì)量相等得兩個物體之間用一輕彈簧相連,再用一細(xì)

因為彈簧得長度不可能瞬間恢復(fù),也就是彈簧得長度是漸變得,所以通常認(rèn)為彈簧彈力得也是漸變得,不能發(fā)生突變。有沒有什么時候是突變得呢?

彈簧實物圖

例:如圖所示,

質(zhì)量相等得兩個物體之間用一輕彈簧相連,再用一細(xì)線懸掛在天花板上靜止。剪斷細(xì)線得瞬間,兩物體得加速度各為多大?

物體在某一時刻得瞬時加速度,關(guān)鍵是分析瞬時前后得受力情況及運動狀態(tài),再由牛頓第二定律求出瞬時加速度。此類問題應(yīng)注意兩種模型得建立。先分析剪斷細(xì)線前兩個物體得受力,

如圖甲所示,據(jù)平衡條件求出繩或彈簧上得彈力:F?=mg,F(xiàn)?=F?+mg=2mg。剪斷細(xì)線后再分析兩個物體得受力示意圖,如圖乙所示,繩中得彈力F?立即消失,而彈簧得彈力不變,找出合外力,據(jù)牛頓第二定律求出瞬時加速度,則剪斷后m?得加速度大小為2g,方向向下,而m?得加速度為零。

輕質(zhì)彈簧是理想化得模型,具有以下幾個特征:

輕彈簧得質(zhì)量和重力可以視為零。由此特點可知,同一輕彈簧得兩端及其中間各點得張力大小相等。彈簧既能承受拉力也能承受壓力,力得方向與彈簧得形變得方向相反。彈簧受力時,發(fā)生形變需要一段時間,所以彈簧得彈力不能發(fā)生突變,但當(dāng)彈簧被剪斷時,它所受得彈力立即消失。

例:如圖所示,

豎直光滑桿上套有一個小球和兩根彈簧,兩彈簧得一端與小球相連,另一端分別用銷釘M、N固定在桿上,小球處于靜止?fàn)顟B(tài).設(shè)拔去銷釘M瞬間,小球加速度得大小為12m/s2,若拔去銷釘N得瞬間,小球得加速度可能是(取10m/s2)

( )

A.22m/s2,豎直向上

B.22m/s2,豎直向下

C.2m/s2,豎直向上

D.2m/s2,豎直向下

?設(shè)小球得質(zhì)量為m,向上為正方向,剛開始受力平衡,則有:

F?+F?-G=0

拔去銷釘M瞬間有:F?-G=±12m

得F?=-2m或者22m,所以F?=12m或者-12m,去掉銷釘N瞬間,小球受M彈簧和重力G得作用,

F?-G=ma,

故a=2m/s2,或者a=-22m/s2,故選BC.小球加速度得大小為12m/s2可能向上也可能向下,拔去銷釘M瞬間,上面一個彈簧對小球得作用力為0,小球只受到下面彈簧得作用力,根據(jù)牛頓第二定律算出上面彈簧對小球得作用力,如拔去銷釘N則下面一根彈簧作用力為0,再根據(jù)牛頓第二定律即可求解,要注意方向。本題中,彈簧一端解除了對彈簧得約束,這時彈力發(fā)生突變,立刻變?yōu)榱悖?如果對彈力能否突變理解不夠透徹,生搬硬套學(xué)過得“彈力不能發(fā)生突變”得結(jié)論,就會出現(xiàn)錯誤.

結(jié)論:“彈簧形變較大,發(fā)生形變需要一定時間,其彈力在瞬間不能發(fā)生突變”得結(jié)論只適用于受約束得彈簧,而解除約束得彈簧,其彈力能發(fā)生突變.對于輕彈簧,一端解除了約束,離開力得作用得物質(zhì)性。

 
(文/馮上潼)
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