繩索與滑輪連接物的平衡-牛頓第一定律的應用問題及解答

1.質量為5 kg 的箱子放在傾角為 30 °的斜面上。箱子由一條繩子支撐。求繩子的拉力 (T) 和正壓力(N)!

繩索與滑輪連接物的平衡-牛頓第一定律的應用問題及解答 1

解決方案

繩索與滑輪連接物的平衡-牛頓第一定律的應用問題及解答 2ΣFx = 0

T – w sin 30 ° = 0

T = w sin 30 °

T = (5 kg)(9.8 m/s² ) sin 30 °

T = (49)(0.5)

T = 24.5 牛頓

∑Fy = 0

N – w cos 30 ° = 0

N = w cos 30 °

N = (49)(0.87)

N = 43 牛頓

[內部審查程序]

2. 兩個質量分別為 m₁ = m₂ = 2 kg 的物體,透過一條無質量的繩子繞過一個無摩擦的滑輪連接。求繩子的張力T₁和T₂ 。

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解決方案

繩索與滑輪連接物的平衡-牛頓第一定律的應用問題及解答 4

(a)物體 1 的受力圖 (b)物體 2 的受力圖

對物體 1 應用牛頓第一定律:

∑Fy = 0

T1 – w1 = 0

T₁ = w₁ = m₁g = ( 2 kg)(9.8 m/s² ) = 19.6 N

對物體 2應用牛頓第一定律:

∑Fy = 0

T2 – w2 = 0

T² = w² = m²g = ( 2 kg)(9.8 m/s² ) = 19.6 N

T1 = T2 = 19.6 N。

[內部審查程序]

3. 一個重量為w A = 30 N的物體和一個重量為 w B = 40 N的物體通過一根輕質繩索連接,繩索繞過一個質量可忽略不計的無摩擦滑輪。若係統處於靜止狀態,求w B與斜面之間的最大靜摩擦係數。

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解決方案

繩索與滑輪連接物的平衡-牛頓第一定律的應用問題及解答 6

(a)物體 w A的受力圖(b)物體 w B的受力圖

對物體 W A在垂直 (y) 方向上應用牛頓第一定律:

∑Fy = 0(垂直方向無加速度)

T – w A = 0

T = w A = 30 牛頓

對物體 w B在垂直 (y) 方向上應用牛頓第一定律:

∑Fy = 0

N – w B cos 45 ° = 0

N = w B cos 45 ° = (40)(0.7) = 28 牛頓

對物體 w B在水平 (x) 方向上應用牛頓第一定律:

∑ F x = 0

F k + w B sin 45 o – T = 0

μ s N + w B sin 45 o – T = 0

μs (28) + (40)(0.7) – 30 = 0

μ s (28) + 28 – 30 = 0

μ s (28) = 30 – 28

μ s (28) = 2

μs = 2 / 28

μs = 0.07

w B與傾斜表面之間的最大靜摩擦係數= 0.07。

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  1. 一維平衡中的粒子
  2. 二維平衡中的粒子
  3. 繩索和滑輪連接物體的平衡
  4. 斜面上物體的平衡

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