问题
问答题
如图所示,有(2n+1)个质量均为m小球,将它们用长度相等的轻绳顺次连接进来,再将其两端细绳固定在天花板上等高的两点,静止时,若两端细绳与天花板的夹角均为45°.求:
(1)两端细绳的拉力T;
(2)第k个小球与(k+1)个小球间轻绳的拉力Tk(k<n).
答案
(1)对整体受力分析,受到总重力和两个拉力,根据共点力平衡条件,有
2Tsinθ=(2n+1)mg
解得:
T=
(2n+1)mg2 2
即两端细绳的拉力T为
.
(2n+1)mg2 2
(2)以第一个球到第k个球整体为研究对象,设第k个小球与(k+1)个小球间轻绳与竖直方向成α角,根据共点力平衡条件,有
Tksinα=Tsin45°
Tkcosα+kmg=Tcos45°
解得:
Tk=mg 2 (2n+1)2+(2n-2k+1)2
tanα=2n+1 2n-2k+1
即第k个小球与(k+1)个小球间轻绳与竖直方向成arctan
的角度.2n+1 2n-2k+1