一个物体无初速沿着一个光滑斜面与弧面下滑的问题

来源:百度知道 编辑:UC知道 时间:2024/06/02 01:28:08
一个物体无初速沿着一个光滑斜面下滑 若把斜面换为一段圆弧 放在原位置 即初末位置相同 物体无初速下滑 问滑至末端 所用时间哪个较长

先进行定性分析即可得到正确答案:一样长
圆弧的半径为R,当R趋近于无穷大时,就是直线斜面了,也就是说斜面也是特殊的圆弧。故时间一样长。
定量计算如下:设高度为H,斜面倾角为θ
当为直线时:(sqrt表示开方)
用动量定理:在沿斜面方向,下滑力为mgsinθ
故mgsinθt=mv
当为弧线时:
同样使用动量定理,但要用到积分:
弧线上合外力的瞬时冲量为mgsina,mgosa垂直于运动方向,提供向心力,对速度大小改变不做贡献,
并且a从θ变到0
故合力的冲量为:
被积函数是:mgsinadtdsina
结果为:mgsinθt
即由动量定理:mgsinθt=mv,与斜面一样
到此,就定量证明了斜面与圆弧的时间是一样的。

没有说清楚斜面的角度以及圆弧的度数,比如斜面是无限接近90度的垂直面则时间无限接近自由落体的时间,圆弧要看是什么度数的弧。不能一概而论的。

这是古老的最速降线问题。具体解要用到高等数学的变分法。在各种各样的弧形滑梯中,摆线是最快的。具体可参看浙江教育处本社的《少年儿童百科全书》科学技术卷163页。

ls说用动能定理是不对的。始末速度相同,不表示用的时间一样。

在任意时刻的速度(标量)都相等=>能量守恒
则任意小的时刻的路径都相等=>vdt
那么长的路径所花费的时间比较长

我也是尝试回答
不知道对不对

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看了楼上的答案
我觉得我错了

一样长 动能定理

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