一个弹簧台秤的秤盘质量和弹簧质量都可不计,盘内放一个物体P处于静止.P的质量m=12kg,弹簧的劲度系数k=800N/m.现给P施加一个竖直向上的力F,使P从静止开始向上做匀加速直线运动,如图所示.已知在头0.2s内F的大小是变化的,在0.2s以后F是恒力,g取10m/s2,则F的最小值是______N,最大值是______N.
问题描述:
一个弹簧台秤的秤盘质量和弹簧质量都可不计,盘内放一个物体P处于静止.P的质量m=12kg,弹簧的劲度系数k=800N/m.现给P施加一个竖直向上的力F,使P从静止开始向上做匀加速直线运动,如图所示.已知在头0.2s内F的大小是变化的,在0.2s以后F是恒力,g取10m/s2,则F的最小值是______N,最大值是______N.
答
设刚开始时弹簧压缩量为x,则:x=mgk=12×10800=0.15m,在前0.2s时间内,有运动学公式得:x=12at2,解得:a=7.5m/s2由牛顿第二定律得开始时的力为:Fmin=ma=12×7.5=90N,最终分离后的力为:Fmax-mg=ma,即:Fmax=m...
答案解析:在P和秤盘分离之前F为变力,分离后,F为恒力;两物体分离瞬间,P对秤盘无作用力,弹簧处于原长,但P的加速度还与原来一样,此后P做匀速运动,而从开始到分离历时0.2s,由分析可知,刚开始时F最小,F为恒力时最大
考试点:牛顿第二定律.
知识点:弹簧的弹力是变力,分析好何时两者分离是关键,此时两者间无作用力,此时弹簧处于原长,另外牛顿定律与运动学公式的熟练应用也是同学必须掌握的.