问题 计算题

如图所示,原长分别为L1和L2、劲度系数分别为k1和k2的轻质弹簧竖直悬挂在天花板上。两弹簧之间有一质量为m1的物体,最下端挂着质量为m2的另一物体,整个装置处于静止状态。

(1)这时两个弹簧的总长度为多大?

(2)若用一个质量为M的平板把下面的物体竖直缓慢地向上托起,直到两个弹簧的总长度等于两弹簧的原长之和,求这时平板受到下面物体m2的压力。

答案

解:(1)劲度系数为k1轻质弹簧受到的向下拉力(m1+m2)g,设它的伸长量为x1,根据胡克定律有:

(m1+m2)g=k1x1

解得:

劲度系数为k2轻质弹簧受到的向下拉力m2g,设它的伸长量为x2,根据胡克定律有:

m2g=k2x2

解得:

这时两个弹簧的总长度为:L=L1+L2+x1+x2=L1+L2

(2)用一个平板把下面的物体竖直缓慢地向上托起,直到两个弹簧的总长度等于两弹簧的原长之和时,下面的弹簧应被压缩x,上面的弹簧被拉伸x。

以m1为对象,根据平衡关系有:

(k1+k2)x=m1g

解得:

以m2为对象,设平板对m2的支持力为FN,根据平衡关系有:

FN=k2x+m2g=k2×+m2g=+m2g=

故这时平板受到下面物体m2的压力FN'=

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