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如果弹簧左端受力F1右端受力F2,且F1

来源:学生作业帮 编辑:搜狗做题网作业帮 分类:物理作业 时间:2024/04/30 04:08:55
如果弹簧左端受力F1右端受力F2,且F1
如果弹簧左端受力F1右端受力F2,且F1
伸长量为:(F1+F2)/(2k)
弹簧两端受不等的拉力,表明弹簧是有不可忽略的质量,且存在加速度.
设弹簧总质量为m,自由伸长时长L,劲度系数为k,加速度为a=(F2-F1)/m
以左端为原点,向右通过右端点为坐标系X轴
则在自由伸长时,弹簧的长度质量密度为m/L,取其中一微元dx,则在这段微元中,有:
受力大小为右端力减去右端质量加速的惯性力:Fx=F2-m2*a=F2-(L-x)*m/L*(F2-F1)/m
微元的劲度系数(与长度成反比):Kx=k*L/dx
从而有微元受力后伸长量:δx=Fx/Kx=(F1(L-x)+F2x)/(kL²)dx
故弹簧的总伸长量为:
∫(下限0,上限L)(δx)=∫(下限0,上限L)(F1(L-x)+F2x)/(kL²)dx=(F1+F2)/(2k)
上述计算中F1与F2是反向的,如果同向,则结果中F1前加负号即可.