用兩個等大反向的力從彈簧兩端拉彈簧,為什麼彈簧會發生形變?

時間 2021-05-06 18:54:47

1樓:阿克學長

力的作用效果有兩個:

使得物體的運動狀態發生改變;

使得物體發生形變。

在實際情況下,兩個作用效果是同時存在的,但這就給我們處理實際問題帶來了極大的困擾。此時,我們選擇在合理範圍內進行近似,忽略掉對我們研究的問題不重要的方面。進而提出了一系列的理想化模型:

質點:只有質量沒有形狀大小的點。

剛體:具有質量大小,無法發生形變的物體

輕繩:沒有質量,長度不變,可提供拉力,大小可以在 間改變的物體。

輕杆:沒有質量,形狀不變,兩端自由時,可以提供支援力和拉力;固定一端時,可提供各個方向的力。

輕彈簧:質量為0,形狀可以改變,可用胡克定律描述其形變與受力情況。

彈簧振子模型

對於振子而言,設內部的彈簧的勁度係數為 ,兩小球的質量記為 。

對振子整體而言,考慮系統牛頓第二定律,有:

由於所受合外力為0,所以質心的加速度為0,又因為兩個小球的質量相等,故彈簧中點不會離開初始位置。

所以右側小球將做乙個簡諧運動,彈簧將發生形變。

可以看出,當質量為0時,物體運動的週期也為0,換而言之,振子將在任意時刻分布在 的任意一點,這顯然是不可能的。

2樓:冰城刀客

二力平衡合力為零,這句話是對的,但不能等效於彈簧不受力的。

主要是錯在內力和外力沒有區分好。剛體和變形體的分析次序沒搞清楚。

內力是被分析物件內部各部分間的相互作用力,你在把他們作為乙個整體時,他們之間的相互作用和變形情況是忽略不計的,這時可以認為他們為剛體以便於分析外部受力。

當外部受力確定了,在把受到的外力加在分析物件上,使用材料力學等內容分析它們相互間的變形。這時,內部個物體間的受力對於各個部分來說又不是內力,而是外力了。

你對彈簧做分析時,施加的一對平衡力,如果你分析的是彈簧系統和外部物體間的作用(不考慮過大變形帶來的影響),這對彈簧系統來說是外力,內部彈簧的變形與外力無關是需要忽略的,這時這對平衡力就可以不考慮其影響,將其略去。分析內部變形時則不可以。

所以力看做內力還是外力,是否要忽略掉,都是跟分析目的和分析物件有關的。

本來很簡單的內容,讓理論力學課本繞來繞去,搞得很難讀。

3樓:

1.兩個等大反向的力從彈簧兩端拉彈簧:可以看做是彈簧一段固定吧,一段自由,扯一下自由端彈簧會變形;那麼假設我把彈簧換成木棍,或者鋼管呢?

其實也變形,只不過變形有大小之分,肉眼可能分辨不出來,需要精密儀器檢測。

2.二力平衡合力為零等效於彈簧不受力?首先二力平衡這個只適用於質點,那麼彈簧能不能直接等效為質點呢?

其實在研究力平衡的時候可以等效的,但是在研究變形是不能等效的。

原因在於計算變形需要考慮的是物體的內力。外力引起內力,內力引起變形(位移),在計算變形是甚至需要用到微積分,為什麼用微積分呢?這就是看為質點的概念在微積分的時候是不能忽略的,即變形的時候不能等效為質點。

4樓:

角度一:

理論力學:合力為零則不發生位移和變形——針對的剛體(體系不發生變形);

材料力學:合力為零不發生位移,但不一定不發生變形——針對的變形體(體系發生變形)。

彈簧是變形體,顯然不適用以剛體為研究物件的理論力學結論,即合力為零的物體(剛體)不受力。

應從材料力學的角度考慮:合力雖然為零,但會使彈簧發生變形。

角度二:

「二力平衡不受力」針對的是剛體:因為當外力作用在剛體上時,剛體不發生變形,外力不做功,即不發生剛體位移。你看到的狀態是物體沒變也沒動,也就是「不受力」(準確說應該是合力為零)。

而彈簧非剛體,它是變形體,合力為零時雖然不會發生剛體位移(姑且視為一質點),但各分力的作用點沿力的方向發生移動,外力做功不為零(注意功不能抵消),轉化為彈簧的彈性能,彈簧發生變形,也就是你直觀「看到」的彈簧「受了力」。

分析問題時,不要忽視了理論適用的情況,切勿生搬硬套。

5樓:

好像只有對於同乙個質點才有二力平衡的提法。如果把彈簧當做乙個質點,那麼給它施加等大反向的力,的確就處於二力平衡狀態,合力為零。處於二力平衡狀態的質點,速度不會發生改變。

在現實中這麼做了以後,彈簧的質心確實沒有加速度。但實際上彈簧是乙個有體積的變形體,可看作由無數個質點組成。如果這個彈簧處於兩個星球之間的引力平衡點,那麼彈簧內的每個點都處於二力平衡狀態(不考慮內力的話),這樣彈簧才不會變形。

題主的問題在於忽略了彈簧是有體積的,若要考慮變形,就不能當成質點。

6樓:潑墨

受力平衡不等於不受力。正是因為受力平衡才變形啊。受力不平衡就可能不變形但是加速運動了,比如自由落體。力的作用效果:改變物體形狀和改變物體運動狀態。

7樓:「已登出」

做功,並且所有物體受力都會變形,彈簧不是剛體,你說的二力平衡等於不受力應該屬於理想化的剛體,此時力可以沿作用線移動,相當於兩個力可以等效為作用到乙個作用點上,但在變形體中力的等效原則並不適用,換種說法,如果兩個力作用在彈簧的同一點且大小相等方向相反,彈簧是不會變形的

8樓:廿廿

二力平衡是合外力為零,並不是不受力呀。兩個力分開看,受力就會使彈簧發生形變。只不過是兩個力在一條直線上的作用效果表現為彈簧處於平衡的運動狀態。

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