A,B为两小球,质量分别为m1,m2,不一定相等,体积忽略。
AB刚性连接,连接杆质量忽略不计。
C,D固定在天花板上。
AB的长度=CD的长度=L,AC长a,BD长b。
图中标记的3个角均未知。
求AC绳拉力和BD绳拉力。(图中点划线均为水平线和竖直线)
不胜感激,可加扣讨论。
整体受力分析没有问题,建立两个方程也没有问题。问题是四条边已知的四边型是无法求得角度,因为只知道四个边长无法确定一个四边形,不像三角形知道三边长就能确定所有角度。不过非常感谢您的回答。
力的表达式中有角度,角度还是无法用显式表达,看来只能用隐式表达了,谢谢!
看来你是纠结在求角度这个环节上。
由图可知,水平方向有
CD=AC*sinα+AB*cosβ+BD*sinγ
即 L=a*sinα+L*cosβ+b*sinγ ----方程1
竖直方向有
BD*cosγ=AB*sinβ+AC*cosα
即 b*cosγ=L*sinβ+a*cosα -----方程2
由于杆是“轻”的,所以在整体静止的情况下,杆中的弹力必沿着杆!
对整体(两个球与杆组成)应用合力矩为0的条件,得
Fac* cosα * ( AB* cosβ )=Fac * sinα * ( AB * sinβ ) 以B球为转动轴
即 cosα * cosβ = sinα * sinβ -----方程3
可见,以上三个方程联立,必可求得三个角度α、β、γ 。
非常感谢您的回答!很清晰明了。但是总觉得哪里不对:根据方程3,将右边全部移到左边,可以得到α+β是等于π/2的。同理,以A球为旋转轴可以得到β是等于γ的。这感觉不太可能,因为如果AC=BD时,考虑到AB=CD,那么应该是α=β=γ=0,而不是α+β是等于π/2。可能是我想错了,求解释!
追答不好意思,合力矩为0的方程漏了A球的重力的力矩。正确的应为
Fac* cosα * ( AB* cosβ )=Fac * sinα * ( AB * sinβ )+m1*g * AB*cosβ 以B球为转动轴
即 Fac* cos(α+β)=m1*g * cosβ ----方程3
这样就有5个方程来求解。即
Fac*cosα+Fbd*cosγ=(m1+m2)g 竖直方向
Fac*sinα=Fbd*sinγ 水平方向
L=a*sinα+L*cosβ+b*sinγ ----方程1
b*cosγ=L*sinβ+a*cosα -----方程2
Fac* cos(α+β)=m1*g * cosβ ----方程3
注:5个未知数,5个方程,可解。
追问完之后按照合力距自己推了下,确实如此。给力,采纳!
本回答被提问者和网友采纳好思路!!!
但是带球杆AB的质心与CA 、DB延长线的交点是在同一铅垂线上吗?从直观的分析,也就是感觉起来是这样,但是该如何证明?
这个貌似有个定理可以变形成这样,太久了忘了。我是这样想的,滑珠法。把其中一个小球任意的沿着自己那边的绳子无限上下滑动,则对边的小球的状态必是唯一对应。如果,杆的长度可以调整最后沿至焦点整个过程受力不变,连杆始终保持平行。那么两个球就缩成一个点了。
能详细一点吗?如何整体平衡?将两个小球和连杆当作一个物体?这个问题卡了3天了,迫切求指点!