轻绳模型
轻绳模型的构建
轻绳或称为细线,它的质量可忽视不计,轻绳是软的,不能形成侧向力,只能形成顺着绳子方向的力。它的劲度系数十分大,以至于觉得在受力时形变极微小,看作不可伸长。
轻绳模型的特征
①轻绳各处受力相等,且拉力方向顺着绳子;
②轻绳不能伸长;
③用轻绳联接的系统通过轻绳的碰撞、撞击时,系统的机械能有损失;
④轻绳的弹力会发生突变。
活结”与“死结”
绳是物体间联接的一种形式,当多个物体用绳联接的时侯,其间必然有“结”的出现,按照“结”的方式不同,可以分为“活结”和“死结”两种.
活结
“活结”可理解为把绳子分成两段,且可以沿绳子联通的结点.“活结”一般是由绳越过滑轮或则绳上挂一光滑挂钩而产生的.绳子似乎因“活结”而弯曲,但实际上是同根绳,所以由“活结”分开的两段绳子上弹力的大小一定相等,两段绳子合力的方向一定沿这两段绳子倾角的平分线.
死结
“死结”可理解为把绳子分成两段,且不可沿绳子联通的结点。“死结”一般是由绳子打结而产生的,“死结”两侧的绳子因打结而弄成两根独立的绳子
死结的特征:
1.绳子的结点不可随绳联通
2.“死结”两侧的绳子因打结而弄成两根独立的绳子,因而由“死结”分开的两端绳子上的弹力不一定相等
习题演习
例1:如图所示,将一细绳的两端固定于两竖直墙的A、B两点,通过一个光滑的挂钩将某重物挂在绳上,下边给出的四幅图中有可能使物体处于平衡状态的是()
【答案】C
【解析】由于重物是通过一个光滑的挂钩挂在绳上,绳子张力处处相等,而两侧绳子的合力大小等于物体的重力,方向竖直向下,由对称性可知两侧绳子与竖直方向的倾角相等,所以C正确。
例2:如图所示,在水平天花板的A点处固定一根轻杆a,杆与天花板保持垂直.杆的上端有一个轻滑轮O.另一根细线下端固定在该天花板的B点处,细线越过滑轮O,上端系一个重为G的物体,BO段细线与天花板的倾角为θ=30°.系统保持静止,不计一切磨擦.下述说法中正确的是()
A.细线BO对天花板的拉力大小是G/2
B.a杆对滑轮的斥力大小是G/2
C.a杆和细线对滑轮的合力大小是G
D.a杆对滑轮的斥力大小是G
【答案】D
解析:细线上的弹力处处相等细线BO对天花板的拉力为G两段细线上的弹力均为G,构成矩形,大小等于a杆对滑轮的斥力。a杆和细线对滑轮的合力大小为0。
例3:如图所示,AO和BO悬挂一个重物,现将绳子AO由如图所示的位置移到竖直,该过程中,OB绳子一直保持水平,则下述说法中正确的是()
A.OA绳子拉力降低
B.OA绳子拉力先降低后减小
C.OB绳子拉力降低
D.OB绳子拉力减小
解析AC.
对点O受力剖析,遭到三个绳子的拉力,其中向上的拉力大小、方向都不变,往右的拉力方向不变、大小变,向左上方的拉力大小和方向都变,按照平衡条件,运用合成法画图剖析.
【解析】
对点O受力剖析,受重力mg、拉力FB和FA,将三个力首尾相连,构成矢量三角形,如图;
从上图可以看出,细线AO与竖直方向倾角逐渐变小的过程中,拉力FA渐渐减少,拉力FB也渐渐减少;
例4如图所示,用轻绳将重球悬挂在竖直光滑墙面上,当轻绳变长时()
A.绳子拉力变小,墙对球的弹力变大
B.绳子拉力变小,墙对球的弹力变小
C.绳子拉力变大透明弹力绳子怎么打结,墙对球的弹力变大
D.绳子拉力变大透明弹力绳子怎么打结,墙对球的弹力变小
答案:B
【解析】以小球为研究对象,设绳子与竖直方向倾角为
,绳子变长,绳子与竖直方向倾角减少,绳子的拉力降低,
,倾角减少支持力降低,B对;
例5:如图所示,用一根绳子a把物体挂上去,再用一根水平的绳子b把物体拉向一旁固定上去.物体的重量是40N,绳子a与竖直方向的倾角θ=30°,绳子a和b对物体的拉力分别是多大?
以物体为研究对象,剖析受力情况,做出力图,按照平衡条件采用正交分解法求解.
【解析】
以物体为研究对象进行受力剖析,做出力图如图所示.
设绳子A对物体的拉力大小为FA,绳子B对物体的拉力大小为FB:
以水平方向为x轴,竖直方向为y轴构建直角座标系,
由共点力的平衡条件得:
FB-°=0①
°-G=0②
代入数据联立求解①②得
N,
答:绳子a和b对物体的拉力分别是
N,
N.