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2019-03-08

2019-03-08

作者: b6b299e7d230 | 来源:发表于2019-03-08 20:05 被阅读0次

功&陈学桐

知识点


  • 功的定义与作用
  • 恒力的功
    W=F\Delta x cos\theta
  • 变力的功
    W=\int_{A}^{B}Fcos\theta dx
  • 1 直接积分法
    2 动能定理法
    3 建模积分法

例题


  • 例1. 恒力与位移同向

某物体,收到沿着x轴的恒力F=10N作用,并沿着x轴正向移动了\Delta x=5的位移,则该力做功为?

答:W=F\Delta x=50

  • 例2. 恒力与位移同向有固定夹角

某物体,收到沿着x轴向上30^{\circ}的恒力F=10N作用,并沿着x轴正向移动了\Delta x=5的位移,则该力做功为?

答:W=F\Delta xcos\theta=25\sqrt3

  • 例3. 变力:大小不变,夹角随位移变化

某物体,收到恒力F=10N作用,且它与x轴的夹角\theta=x物体从坐标原点沿x轴正向移动了\Delta x=5的位移,则该力做功为?

答:W=\int_{0}^{5}Fcos\theta dx=10sin5

  • 例4. 变力:方向不变,大小F随位移变化

某质点在力\vec{F}=(4+2x)\vec{i}的作用下沿x轴作直线运动,在从x=0移动到x=10的过程中,力所做的功为?

答:W=\int_{0}^{10}Fdx=140

  • 例5. 变力:已知初末状态,用动能定理

某质量为m质点在力\vec{F}=(4+2v)\vec{i}的作用下沿x轴作直线运动,在从v_0=0移动到v=10的过程中,力所做的功为?

答:错误作法:W=\int_{0}^{10}(4+2v)dv=140
正解:W=\frac{1}{2} m(v^2-{v_0}^2)=50m

  • 作业

变力做功的常用方法:动能定理。质量为m=2的质点,在OXY坐标平面内运动,其运动方程为x=5t,y=t^2,从t=2至t=4这段时间内,外力对质点作的功为?

答:由题意得:
v_x=5 a_y=2
当t=2时v_y=4 v_0=\sqrt41
当t=4时v_y=8 v=\sqrt89
W=\frac{1}{2} m(v^2-{v_0}^2)=48

变力做功的常用方法:动能定理。质量为m=1的质点在外力\vec{F}=2t\vec{i}的作用下,从静止沿x轴作正向直线运动,前3秒对质点作的功为?

答:由动量定理I=\int_{0}^{3}Fdt=9
I=mv-0=9
W=\frac{1}{2}m (v^2-0)=40.5

质量m=2的物体沿x轴作直线运动,所受合外力F=1+2x 。如果在x=0处时速度v_0=\sqrt5求该物体运动到x=4处时速度的大小?

答:
W=\int_{0}^{4}Fdx=20
W=\frac{1}{2} m(v^2-{v_0}^2)
解得v=5

  • 例6.建模积分法

一人从深度为H的井中提水,起始时桶中装有质量为M的水,桶的质量为mkg,由于水桶漏水,每升高1米要漏去质量为a的水。求水桶匀速缓慢地从井中提到井口人所作的功W。

答:以井底为原点,向上为正方向建立x轴。
关于积分微小过程的描述有
(1) 当水桶位于x位置时
(2) 当水桶从x位置上升到x+dx的过程中
F(x)=(M+m-xa)g
W=\int_{0}^{H}F(x)dx

  • 作业

一链条总长为l,质量为m,放在桌面上,并使其部分下垂,下垂一段的长度为a设链条与桌面之间的滑动摩擦系数为\mu。令链条由静止开始运动,则到链条刚离开桌面的过程中,摩擦力对链条作了多少功?

答:以桌面边缘为原点,以向下为正方向建立x轴。
关于积分微小过程的描述有
(1) 当位于x位置时
(2) 当从x位置下降到x+dx的过程中
f(x)=-\frac{l-x}{l}mg\mu
W=\int_{a}^{l}f(x)dx

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