无规律变力做功的计算和测功设备

来源:百度知道 编辑:UC知道 时间:2024/06/14 00:23:14
我和同学做试验遇到做功的计算问题,我简单说明下。
我们用力拉动一小车直线运动X米,小车走的是直线,但阻力确时刻在变,而且变化无规律!小车受到的阻力变化是因为地面的摩擦力不一样。
那么请问我拉动小车X米所做的功怎么计算呢?
有什么办法最好,能量守恒的转化我还是不懂,我们还没学那么深。
如果简单的办法没有,那么有没有什么机器设备可以计算直线运动阻力变化无规律运动所做的功呢?
谢谢你们啊!

无规律变化的阻力的功的测量只能用能的转化规律来求,如果你知道动能怎样计算就好办了,可以这样做:
(1)将小车放在水平面上(假设水平面跟小车间的摩擦力无规律变化),把一个弹簧一端根小车相连,另一端固定,移动小车使弹簧伸长Xm,由静止释放小车,用光电门测出小车在弹簧原长处的速度v(这个应该能会测),小车的动能为Ek=m*v^2/2,
(2)设弹簧的劲度系数是k,在这个过程中弹簧对小车做功为W1=k*X^2/2(这个公式可以这样得出:在这个过程中,弹簧的弹力随位移均匀变化,所以平均弹力为k*X/2,弹力作用的距离为X, 根据功的公式即可求得),
(3)阻力做功设为W2,
(4)根据动能定理(或许你们已经学过,或许没有学过,但很快就会学到)W1+W2=Ek.
这样就可以求出阻力对小车做功W2=k*X^2/2-m*v^2/2.

用力拉小车做直线运动,阻力是变力,但小车做的不是匀速直线运动,拉力不一定等于阻力。你可以用一恒力F拉小车,由于阻力变化小车做变速运动。但拉力是恒力,拉力做的功就是W=F*s(S是小车在拉力方向上运动的距离)

大学里微分和积分学了就能解决了。

可以用物体带动的重圆盘,物体运动做的功会累积在圆盘上变成动能,圆盘旋转阻力尽量的要小。
无论物体怎么变化速度和力度,最终都在圆盘产生动能,转化一下就能得到物体所做的功!