题目
Al-|||-B-|||-m1-|||-m2一个滑轮组如图所示,其中A为定滑轮。一根不能伸长的绳子绕过两个滑轮,上端悬于梁上,下端挂一重物,质量为m1=1.5kg;动滑轮B的轴上悬挂着另一重物,其质量为m2=2kg。滑轮的质量、轴的摩擦及绳的质量均忽略不计。求:(1)两重物的加速度和绳子中的张力。(2)定滑轮A的固定轴上受到的压力。
一个滑轮组如图所示,其中A为定滑轮。一根不能伸长的绳子绕过两个滑轮,上端悬于梁上,下端挂一重物,质量为m1=1.5kg;动滑轮B的轴上悬挂着另一重物,其质量为m2=2kg。滑轮的质量、轴的摩擦及绳的质量均忽略不计。求:(1)两重物的加速度和绳子中的张力。
(2)定滑轮A的固定轴上受到的压力。
题目解答
答案
解:(1)一个动滑轮的滑轮组,正常情况下,m1只要1kg的力,就可以平衡2kg的m2,现在m1>1kg,则m1将向下运动,m2将向上运动.因为绳端的速度等于重物速度的2倍,设m2的加速度为a,则m1的加速度将为2a,根据牛顿第二定律得:
m1g-T=m1•2a
2T-m2g=m2a
代入数据,解得:T=11.25N,a=1.25m/s2,
即m2的加速度为1.25m/s2,方向竖直向上;m1的加速度为2.5m/s2,方向竖直向下;
(2)对定滑轮A受力分析,根据平衡条件得:
F=2T=2×11.25N=22.5N。
答:(1)m2的加速度为1.25m/s2,方向竖直向上;m1的加速度为2.5m/s2,方向竖直向下;绳子中的张力为11.25N;
(2)定滑轮A的固定轴上受到的压力为22.5N。
m1g-T=m1•2a
2T-m2g=m2a
代入数据,解得:T=11.25N,a=1.25m/s2,
即m2的加速度为1.25m/s2,方向竖直向上;m1的加速度为2.5m/s2,方向竖直向下;
(2)对定滑轮A受力分析,根据平衡条件得:
F=2T=2×11.25N=22.5N。
答:(1)m2的加速度为1.25m/s2,方向竖直向上;m1的加速度为2.5m/s2,方向竖直向下;绳子中的张力为11.25N;
(2)定滑轮A的固定轴上受到的压力为22.5N。
解析
步骤 1:确定加速度和张力
对于动滑轮B,其轴上悬挂的重物m_2受到重力和绳子的拉力作用。由于动滑轮B的轴上悬挂的重物m_2的加速度为a,绳子的拉力为T,根据牛顿第二定律,有:
2T - m_2g = m_2a
对于重物m_1,其受到重力和绳子的拉力作用。由于重物m_1的加速度为2a,绳子的拉力为T,根据牛顿第二定律,有:
m_1g - T = m_1(2a)
步骤 2:求解加速度和张力
将已知的m_1=1.5kg和m_2=2kg代入上述方程,得到:
2T - 2g = 2a
1.5g - T = 1.5(2a)
解上述方程组,得到:
T = 11.25N
a = 1.25m/s^{2}
步骤 3:求解定滑轮A的固定轴上受到的压力
定滑轮A的固定轴上受到的压力等于绳子的拉力的两倍,即:
F = 2T = 2×11.25N = 22.5N
对于动滑轮B,其轴上悬挂的重物m_2受到重力和绳子的拉力作用。由于动滑轮B的轴上悬挂的重物m_2的加速度为a,绳子的拉力为T,根据牛顿第二定律,有:
2T - m_2g = m_2a
对于重物m_1,其受到重力和绳子的拉力作用。由于重物m_1的加速度为2a,绳子的拉力为T,根据牛顿第二定律,有:
m_1g - T = m_1(2a)
步骤 2:求解加速度和张力
将已知的m_1=1.5kg和m_2=2kg代入上述方程,得到:
2T - 2g = 2a
1.5g - T = 1.5(2a)
解上述方程组,得到:
T = 11.25N
a = 1.25m/s^{2}
步骤 3:求解定滑轮A的固定轴上受到的压力
定滑轮A的固定轴上受到的压力等于绳子的拉力的两倍,即:
F = 2T = 2×11.25N = 22.5N