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质量分别为m1、m2、m3的三个物体A、B、C,用一根细绳和两根轻弹簧连接并悬于固定点O,如图2-1所示。开始时系统处于平衡状态,后将细绳剪断,求在剪断瞬时,物体B的加速度大小和物体C的加速度大小。
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参考解答
正确答案:未剪断细绳时物体A受重力和绳的张力作用处于平衡状态;物体B受重力、弹簧的弹力和绳的张力作用处于平衡状态。于是可得到力的平衡方程为m1g-T=0 (1)m2g+T-TkB=0 (2)剪断细绳时物体B在重力和弹簧弹力的作用下加速运动。根据牛顿运动定律列方程就有m2aB=m2g-TkB (3)将式(1)、(2)和(3)联立求解得到物体B的加速度为 (4)可见物体B的加速度aB向上大小为m1g/m2。将式(4)代入式(3)可得TkB=m2g+m1g (5)可以看出式(5)与由式(1)和(2)联立解出的结果相同。这表明此时物体B和C之间的弹力与细绳未被剪断时一样。而物体C受到重力和上方弹力的作用也未受到细绳被剪断的影响。由此可知在剪断细绳的瞬时物体C仍处于平衡状态故其加速度大小为零即aC=0。
未剪断细绳时,物体A受重力和绳的张力作用,处于平衡状态;物体B受重力、弹簧的弹力和绳的张力作用,处于平衡状态。于是可得到力的平衡方程为m1g-T=0(1)m2g+T-TkB=0(2)剪断细绳时,物体B在重力和弹簧弹力的作用下加速运动。根据牛顿运动定律列方程,就有m2aB=m2g-TkB(3)将式(1)、(2)和(3)联立,求解得到物体B的加速度为(4)可见物体B的加速度aB向上,大小为m1g/m2。将式(4)代入式(3)可得TkB=m2g+m1g(5)可以看出,式(5)与由式(1)和(2)联立解出的结果相同。这表明此时物体B和C之间的弹力与细绳未被剪断时一样。而物体C受到重力和上方弹力的作用,也未受到细绳被剪断的影响。由此可知,在剪断细绳的瞬时,物体C仍处于平衡状态,故其加速度大小为零,即aC=0。
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