-
設底部每個球對第四個球的支撐力為n,球的半徑為r,碗的半徑為r,碗對每個球的支撐力為n',底部三個球之間的力為f。 首先,對第四個球進行力分析,將重力設定為mg,底部三個球的淨力來支撐它。 四個球形成乙個四面體(凹槽長度為2r),可以發現支撐力的合力為6n,力平衡可稱為6n=mg。
然後取底部三個球中的乙個進行力分析,重力、碗支撐力n'、第四個球對它的壓力-n,以及另外兩個球對它的壓力的淨力f(可以通過力分析得到),分別是碗支撐力n', 第四個球對它-n的壓力在垂直方向上分解,由底部三個球形成水平面。第四個球對它-n的壓力可以垂直分解為1 3 mg(6 3N),水平可以分解為2 6 mg(3 3N)碗支撐力n'可以分解為垂直n'( (r-r) 2-(r 2)4 3) r 和 n 水平'(2r 3 3) r 根據力平衡,在垂直方向 1 3mg+mg=n'( (r-r) 2-(r 2)4 3) r 在水平方向 f+ 2 6mg=n'(2r, 3, 3) r,並且因為 f>=0,2 6mg<=n'(2r 3 3) r 根據以上兩個方程,可以得到 r 和 r 之間的關係。 r<=2 11r+r另外,當底三個球的半徑較大,且其組成平面與碗口重合時,則r=(2 3+3)r 3,所以r必須大於(2 3+3)r 3,所以(2 3+3)r 3=省略了一些計算, 如果你想知道,你可以聯絡我。
-
半球形碗,厚度不算“”重量不算重量能理解嗎?? 我學的是力學,看起來不像是網際網絡上可以解決的問題。 分析、筆和草稿頭需要時間。
-
答案是錯誤的。 答案如下:
在垂直方向上施加在球上的力為:p,fn; 水平方向對球的力為:f,ff; 球在相反旋轉方向上的摩擦阻力為:MF。
球以恆定速度旋轉的剛性條件為:mf=(delta)*fn,ff<=(fs)*fn (1)。
其中 delta 是滾動阻力係數,FS 是滑動摩擦係數。
根據水平方向的平衡方程,f=ff (2)。
根據垂直方向的平衡方程,fn=p (3)。
根據質心的矩平衡方程,mf=(ff)*r (4)。
由式(1)、(2)、(3)、(4)可知,f=(delta)*p r (5)。
式(1)變為,ff=(delta)*p r,ff<=(fs)*p (6)。
討論:如果 (delta) r<=fs,即 delta<=(fs)*r,方程 (6) 成立,f=(delta)*p r 可以使球以恆定速度滾動。
如果(delta)r>fs,即delta>(fs)*r,方程(6)不成立,並且在增加F的過程中,MF尚未達到最大值(球不達到此值就不可能滾動),並且靜滑動摩擦力已達到最大值,球開始滑動而不滾動。
結論:只有當delta<=(fs)*r,f=(delta)*p r時,球才能勻速滾動。