质点系牛二

动力学
拓展知识
Author

黄轶凡

Published

February 29, 2024

内容

表述:质点系的合外力等于各个质点的质量与加速度的乘积的矢量和

公式:

\overrightarrow{F_{\text{合}}}=m_1\overrightarrow{a_1}+m_2\overrightarrow{a_2}+\cdots +m_n\overrightarrow{a_n}

证明:

\begin{cases} \overrightarrow{F_A}+\overrightarrow{F_{BA}}=m_A\overrightarrow{a_A}\\ \overrightarrow{F_B}+\overrightarrow{F_{AB}}=m_B\overrightarrow{a_B}\\ \end{cases}\Rightarrow \overrightarrow{F_A}+\overrightarrow{F_B}=m_A\overrightarrow{a_A}+m_B\overrightarrow{a_B}

例题

例 1

考虑所有接触面的摩擦,已知 m_{1},m_{2},a_{1},a_{2}B 对地面的摩擦力是 f,求 F

隔离法:分别对 A,B 进行受力分析,列方程组

\begin{cases} F-f_{AB}=m_{1}a_{1}\\ f_{AB}-f=m_{2}a_{2}\\ \end{cases}\Rightarrow F-f = m_{1}a_{1}+m_{2}a_{2}

质点系牛二:当我们对 A,B 间的作用力不感兴趣时,可以对整个质点系进行受力分析,得到

F-f = m_{1}a_{1}+m_{2}a_{2}

质点系受到的外力只有向左的 f 和向右的 F,质点 A,B 的加速度都是向右的。

例 2

倾角为 \alpha 的固定光滑斜面,木板质量是猫的2倍,当绳突然断开时,猫立即向上跑,以保持其相对斜面位置不变,求此时木板沿斜面下滑的加速度。

例 3

物体 B 放在 A 上,AB 的上下表面均与斜面平行,当两者以相同的初速度靠惯性沿固定斜,B 无相对滑动。已知 m_Am_Bm_C\thetaB,C 间动摩擦因数 \mu 。求:A,B 间的摩擦力;地面对 C 的支持力和摩擦力。

例 4

如图所示,质量为 m_A 的物体 A 沿直角斜面 C 下滑,质量为 m_a 的物体 B 上升,斜面与水平面成 \theta 角,滑轮与绳的质量及一切摩擦均忽略不计,求斜面作用于地面凸出部分的水平压力的大小。

例 5

如图所示,小框架的质量为 M,中间支柱上套有一个质量为 m 的滑环,今使滑环以初速度 v_{0} 竖直抛出,致使整个框架恰好对地面没有作用力,滑环上升的加速度是多大?