轻杆转动时做功问题

一轻杆两端连接两个小球,绕杆上一点在竖直平面内转动,那么杆的弹力会对两个小球做功之和是否为0呢?

http://zhidao.baidu.com/question/9131826.html
该页面里面的答案是有问题的.绳子的结果简单我不说了,对于杆两端连着物体,杆绕杆上某一点转动时,轴也出力,所以是三力问题,非二力问题,所以力不沿杆很正常,实际上竖直面内转动是杆要对两端的两个物体做功的.

所以我想问杆对两个物体做功之和是否为0,

我昨天晚上有了这个想法后,从角动量的角度想了一下没有结果,然后发上来和大家一起探讨一下.

说服我的可以获得200分.
因为没有看到满意的,所以我觉得还是投票吧,大家决定.

首先,如果没有外力作用在上面,机械能肯定是守恒的,你所说的轴的作用力,因为是作用在转动的中心,是没有力矩的作用的,不能加速或者阻碍杆的转动,但是如果有外力作用在杆上,那就不同了;杆做不做功的问题很简单,如果一个外力在用在杆上,拨动着杆转动,杆肯定对小球做功了,而且二者的总功是大于0的。

其次,单纯的从机械能守恒的角度(没有外力做功)杆有没有可能对两个小球做功,而且做功大于0?有可能,只要发生形变就可以了,发生形变的时候,杆的弹性势能会转化成物体运动的动能或者势能

再次,如果考虑杆是不是做功,或者讨论杆做功大于0小于0的问题,必然牵扯到杆的重量,杆的惯性,还有杆的形变,例如,重力一方面阻止一个小球的运动,另一方面又加速另一个小球的运动,而杆的惯性还是沿原来的运动速度,必然小球会给杆一个力,这个力对杆有什么效果呢,另一端的小球给它的又是什么效果呢?

单纯的从能量的角度上考虑,我认为对两个小球的做功是为0的,因为理想的模型,是不允许杆出现这样子的形变的,但是如果你说机械能不守恒的话,那简单的加一个外力,就不会为0了。而轻杆,没有质量,没有转动惯量,那它只有势能可以改变,沿杆方向上是没有意义的,究竟能不能让杆弯曲,考虑来考虑去,挺复杂的,跟两边的受力大小,作用位置,应该都有关系吧
温馨提示:答案为网友推荐,仅供参考
第1个回答  2009-03-20
杆连接可以看做刚性连接 就是说两个小球和杆可以看做一个物体 ,重心在杆上距离A 1/3杆长度的位置
1.当重心与圆周运动中心重合的时候
杆的弹力会对两个小球做功之和始终为0
2.当重心与圆周运动中心不重合的时候
(1)当圆周运动刚好做了N圈的时候
杆的弹力会对两个小球做功之和为0
(2)当圆周运动做的不是整圈的时候
系统的动能不变(因为是匀速)
系统重力势能发生了变化 (除了重心从一边的水平位置运动到另一边的水平位置 这种情况下重力势能没有改变 杆的弹力会对两个小球做功之和也为0)
所以杆的弹力会对两个小球做功之和不为零
大小就是势能变化的大小 方向要看重力势能是增加还是减少了
希望我能把自己的意思表述明白了本回答被提问者采纳
第2个回答  2009-03-20
杆连接可以看做刚性连接 就是说两个小球和杆可以看做一个物体 ,重心在杆上距离A 1/3杆长度的位置
1.当重心与圆周运动中心重合的时候
杆的弹力会对两个小球做功之和始终为0
2.当重心与圆周运动中心不重合的时候
(1)当圆周运动刚好做了N圈的时候
杆的弹力会对两个小球做功之和为0
(2)当圆周运动做的不是整圈的时候
系统的动能不变(因为是匀速)
系统重力势能发生了变化 (除了重心从一边的水平位置运动到另一边的水平位置 这种情况下重力势能没有改变 杆的弹力会对两个小球做功之和也为0)
所以杆的弹力会对两个小球做功之和不为零
大小就是势能变化的大小 方向要看重力势能是增加还是减少了
首先,如果没有外力作用在上面,机械能肯定是守恒的,你所说的轴的作用力,因为是作用在转动的中心,是没有力矩的作用的,不能加速或者阻碍杆的转动,但是如果有外力作用在杆上,那就不同了;杆做不做功的问题很简单,如果一个外力在用在杆上,拨动着杆转动,杆肯定对小球做功了,而且二者的总功是大于0的。

其次,单纯的从机械能守恒的角度(没有外力做功)杆有没有可能对两个小球做功,而且做功大于0?有可能,只要发生形变就可以了,发生形变的时候,杆的弹性势能会转化成物体运动的动能或者势能

再次,如果考虑杆是不是做功,或者讨论杆做功大于0小于0的问题,必然牵扯到杆的重量,杆的惯性,还有杆的形变,例如,重力一方面阻止一个小球的运动,另一方面又加速另一个小球的运动,而杆的惯性还是沿原来的运动速度,必然小球会给杆一个力,这个力对杆有什么效果呢,另一端的小球给它的又是什么效果呢?

单纯的从能量的角度上考虑,我认为对两个小球的做功是为0的,因为理想的模型,是不允许杆出现这样子的形变的,但是如果你说机械能不守恒的话,那简单的加一个外力,就不会为0了。而轻杆,没有质量,没有转动惯量,那它只有势能可以改变,沿杆方向上是没有意义的,究竟能不能让杆弯曲,考虑来考虑去,挺复杂的,跟两边的受力大小,作用位置
第3个回答  2009-03-20
看了后面的几位的答复我想在提出我的一些想法.
杆不计质量,不计形变,没有动能,没有势能,但是没有说杆没有内能啊当然有人说杆没有质量所以比热容为0,所以只要吸收热量,温度就会升高到无限大.也正因为如此所以杆的内能很容易传递到周围,直到与周围物体温度相同,计算内能时可以不计杆的内能.但是不代表杆做功时不会将其它能量转化成内能.
类似地,绳子突然绷直时,会对物体做功将物体的动能转化成内能.但是谁的温度升高了,我们平时计算时没有人想过.

希望有人提出一些新的见解,反驳一下机械能减少的可能.

抄的就免了,我看的费劲,已经看完了楼上几位的结果,提些自己的想法.

说了这么多只是想告诉大家我并没有想到机械能增大的情况,只是在想在杆转动时会不会将机械能转化成内能使得机械能减少呢.

楼上的两位怎么会想到匀速圆周运动呢,
我是在解机械能守恒定律应用的题目时想到的问题,
我怀疑机械能并不守恒,

竖直面内的运动应该是变速的啊,
否则机械能守恒也没有必要用了.

好了我换一个马甲来和大家聊一聊,我不喜欢百度Hi.
第4个回答  2009-03-20
可以有两种解释。
第一从能量角度。轻杆没有质量,所以其动能和势能衡为零。如果杆对外做负功,那么杆有正的动能(势能一定为零),那么杆的平移速度或角速度趋于无穷。反之对外做正功, 则动能为负也不可能。因此杆对外不做功。显然轴对杆不做功。那么就有杆对两个小球不做功。

第二种方法从动力学角度。由于杆被固定,类似之前对能量的讨论,两个小球对杆的力矩和为零。换句话说,杆对球1力矩为M,对球2力矩为-M。由于杆是刚性的所以两个小球角速度w相同。杆对球的做的机械功功率 为力矩M乘以角速度w。因此任意时刻,杆对两个球的总功率为零,故任意时间段内杆对两球的功为零。
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