打字猴:1.70094765e+09
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1700947655 但应记住,现在得到的是作用在重物 上的垂直 方向的力。作用在滚轴 上的水平 力是多少呢?答案是:作用在滚轴上的水平力,是作用在重物上的垂直力一半的 。我们前面就注意到:向下拉的力是由两条腿支撑的,它们把力分解为二,由几何关系可知,力的水平分量与垂直分量之比是 ——所以答案是:作用在滚轴上的水平力是作用在重物上的垂直的八分之三。我算出的结果是每一个力的八分之三,对重力的情况我得到7.35,而由加速度产生的项得2.95,它们的差为4.425牛顿——比重物在相同位置上而不动时所需的支撑力大约小3牛顿(见图2-9)。
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1700947657 FR =…≈4.425(牛顿).
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1700947662 图2-9 利用相似三角形求作用在滚轴上的力
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1700947664 总之,这就是你们如何设计机械的方式;你们知道驱动一个物体向前需要多大的力。
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1700947666 现在你们要问:“那是解决这种问题的正确方法吗?”
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1700947668 这种东西是不存在的!没有处理任何事情的“正确”方法。做一件事用特定方法可能是正确的,但它不是在任何情况下都正确的 方法。你们可以用你们想要的任何该死的方法做事情!(好吧,请原谅:有许多不正确 的办事方法。)
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1700947670 现在,如果我足够聪明,我只要看一看这东西,就能够告诉你们力有多大;但我不是 一个足够聪明的人,所以我不得不用这种或那种 方法来做这种事件——但有许多 做这种事情方法。我要说明另一种方法,它非常有用,尤其是你要设计真实的机器。这个问题由于具有相等长度的腿及其他因素而简化了,因为不想把运算复杂化。但物理概念 可以帮助你们能够用另一种方法计算出所有东西,即使几何关系并不如此简单。下面介绍的就是另一种有趣的方法。
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1700947672 当你们有一整套能使许多重物运动的杠杆时,你们就能够做这样的事:随着你们驱动这些物体,由于所有杠杆的作用,所有重物都开始运动,你们就要做一定数量的功W 。在任何给定的时刻,有一定的功率输入,功率是你们做功的速率,即dW /dt 。在同一时刻,所有重物的能量E 是以某种速率变化,即dE /dt ,而这两者是相互匹配的。这就是说你输入功的速率应该与所有重物的总能量的变化率相匹配:
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1700947677 回想一下讲过的课,你们应该记得,功率等于力乘以速度[8] :
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1700947682 从而我们得到:
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1700947687 于是就有这种概念,即在给定的瞬时,各重物具有某种速率,这样它们就都有了动能。它们离地面也有一定的高度,因而它们也具有了势能。为了求出它们的总能量,我们就要算出重物运动得多快以及它们位于何处,然后把总能量对时间求微商,结果就等于力在受这个力作用的物体即时的运动的方向上的分量与运动速率的乘积。
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1700947689 让我们来看看,是否可以把上述结论应用到我们的问题。
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1700947691 现在,当我们用力p =-FR 推动正以速度vR 运动的滚轴时,整个东西的能量相对时间的变化率,应该等于力的数值乘以速率FRvR ,因为在这种情况下,力和速度都处在相同的方向。它不是普适的公式;如果我曾要你们求的力是在某个别的方向 ,我就不可能直接根据这样的论证得到它,因为这个公式仅仅给了你做功的力的分量!(当然,由于你们可以知道沿杆子的力,所以你们能够间接得到这个式子。如果有若干连接着的杆子,这个方法仍然有用,你们只要取运动方向上的力。)
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1700947693 总之,滚轴、枢轴及使这机器处于正确运动状态的所有其他机件,这些约束的力所做的全部功是多少?假定当它们开动时,由于没有别的 力作用于它,那么它们就不 做功。例如,若另一个人正坐在那里,把一条腿拉出去,而同时我把另一条腿推进去,则我必须把另一家伙做的功也一起计算进去!但是没有人做那种事,由于vR =2,我们得
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1700947698 这样,如果我能够算出dE /dt ,——除以2,你瞧,就得到力 !那就一切就绪。
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