百度作业网一道有趣的物理题,钢板斜靠在墙上,求压力.
来源：学生作业帮 编辑：百度作业网作业帮 分类：物理作业 时间：2024/07/07 23:51:13
一道有趣的物理题,钢板斜靠在墙上,求压力.
一块长5m、重100N的钢板,放在离墙角3m处,斜靠在墙上,求钢板对地面和墙面的压力. 若这块钢板是由离墙角3m竖直放立,再倒下变成以上状态,则它接触墙面时对地面和墙面的瞬时压力是多少啊? （钢板厚度忽略不计）
一块长5m、重100N的钢板,放在离墙角3m处,斜靠在墙上,求钢板对地面和墙面的压力. 若这块钢板是由离墙角3m竖直放立,再倒下变成以上状态,则它接触墙面时对地面和墙面的瞬时压力是多少啊? （钢板厚度忽略不计）
假设地面与墙面的摩擦系数相同的话,可以设定三个未知数：摩擦系数μ,地面法向反力N1（方向向上）、墙面法向反力N2（方向向 右）.地面摩擦力为μN1（方向向左）,墙面摩擦力为μN2（方向向上）.
分别列出3个平衡方程,X方向、Y方向和力矩平衡：
X方向：N2=μN1
Y方向：μN2+N1=100
力矩平衡：4μN1+1.5*100=3N1
则可以求解出μ、N1和N2的值
μ=1/3
N1=90牛
N2=30牛
第二个问题,钢板倒下的瞬间,地面和墙面的反力,根据冲量定律Ft=I,与接触时间有关系,也就是说这个墙面究竟是软软的还是硬硬的,结果是不同的.
再问： 感谢您的回答。在第二题中，Ft=I的l具体是多少啊？ （我只是初二的学生啊）
再答： 这是高中物理的内容，是运动力学的重要基础定理。 首先介绍几个基本概念： 1. 动量，是描述物体机械运动状态的物理量，是个状态量，用P表示，P=mv，就是物体质量与运动速度的乘积，这是一个矢量，也就是一个有方向的量（就像力的概念一样，有大小，也有方向）。 2. 冲量，是描述力在某段时间内累积效应的物理量，是个过程量，用I表示，I=Ft，就是物体收到的力与作用时间的乘积，也是一个矢量。 3. 动量定理：物体所受到的冲量等于物体动量的变化量，用公式表达就是 I=Ft=mv‘-mv。也就是说，物体运动速度的改变（包括大小和方向）一定是由于受到冲量作用。如果物体不受到任何力的作用，物体的运动状态就不会发生变化，这和你熟悉的牛顿第二定律F=ma是一致的，事实上，动量定理可以由F=ma推导出来，你不妨自己试试。 回到你提出的问题，钢板倒落到墙面，从接触墙面的一瞬间到最终停下来为静止状态，钢板的运动状态有一个改变，这个改变就是钢板落下的速度v到静止，可以确切的算出这个过程中“动量”的变化量mv-0。根据前面说的动量定律，动量的改变量mv-0=Ft，如果要知道这个过程中墙面对钢板的作用力，就必须知道这个过程的作用时间t。所以我说，与接触时间有关。 墙面如果是很硬的没有弹性，那么这个接触时间很短，t很小，F就会很大。如果墙面是软的、有弹性的，那么接触时间较长，t比较大，F就会比较小。 生活中我们会遇到这种情况，跳高时，如果落地有海绵垫，就可以轻松落地；如果落地时是水泥硬地面，就会摔得很惨。同样可以用这个理论来解释。 作为一个初中生，你很好学，也善于思考，鼓励一下！不明白的话可以继续提问。
再问： 接触墙面那点在接触墙面的一瞬间的速度，即mv-0中v的大小是多少？ 可以算出来吗？
再答： 可以算出来。根据能量守恒定律，钢板在倒落的过程中，势能转化为动能，mgh=1/2(mv^2) m是钢板的质量，在方程中可以约去不计算。 g是重力加速度，取g=9.8m/s^2 v是钢板重心点（形心点）的瞬间速度。 h是钢板重心（形心点）下落的垂直距离，可以通过三角函数算出 h=0.5m 可得，v=3.13 m/s 上述过程中，简化了钢板的运动状态，实际上钢板倒下的过程是绕触地点转动的过程，而不是平行移动。考虑到钢板的质量和形状都是均匀的，重心与形心点重合，所以将钢板的动能用形心点的速度计算，这是一种简化。
分别列出3个平衡方程,X方向、Y方向和力矩平衡：
X方向：N2=μN1
Y方向：μN2+N1=100
力矩平衡：4μN1+1.5*100=3N1
则可以求解出μ、N1和N2的值
μ=1/3
N1=90牛
N2=30牛
第二个问题,钢板倒下的瞬间,地面和墙面的反力,根据冲量定律Ft=I,与接触时间有关系,也就是说这个墙面究竟是软软的还是硬硬的,结果是不同的.
再问： 感谢您的回答。在第二题中，Ft=I的l具体是多少啊？ （我只是初二的学生啊）
再答： 这是高中物理的内容，是运动力学的重要基础定理。 首先介绍几个基本概念： 1. 动量，是描述物体机械运动状态的物理量，是个状态量，用P表示，P=mv，就是物体质量与运动速度的乘积，这是一个矢量，也就是一个有方向的量（就像力的概念一样，有大小，也有方向）。 2. 冲量，是描述力在某段时间内累积效应的物理量，是个过程量，用I表示，I=Ft，就是物体收到的力与作用时间的乘积，也是一个矢量。 3. 动量定理：物体所受到的冲量等于物体动量的变化量，用公式表达就是 I=Ft=mv‘-mv。也就是说，物体运动速度的改变（包括大小和方向）一定是由于受到冲量作用。如果物体不受到任何力的作用，物体的运动状态就不会发生变化，这和你熟悉的牛顿第二定律F=ma是一致的，事实上，动量定理可以由F=ma推导出来，你不妨自己试试。 回到你提出的问题，钢板倒落到墙面，从接触墙面的一瞬间到最终停下来为静止状态，钢板的运动状态有一个改变，这个改变就是钢板落下的速度v到静止，可以确切的算出这个过程中“动量”的变化量mv-0。根据前面说的动量定律，动量的改变量mv-0=Ft，如果要知道这个过程中墙面对钢板的作用力，就必须知道这个过程的作用时间t。所以我说，与接触时间有关。 墙面如果是很硬的没有弹性，那么这个接触时间很短，t很小，F就会很大。如果墙面是软的、有弹性的，那么接触时间较长，t比较大，F就会比较小。 生活中我们会遇到这种情况，跳高时，如果落地有海绵垫，就可以轻松落地；如果落地时是水泥硬地面，就会摔得很惨。同样可以用这个理论来解释。 作为一个初中生，你很好学，也善于思考，鼓励一下！不明白的话可以继续提问。
再问： 接触墙面那点在接触墙面的一瞬间的速度，即mv-0中v的大小是多少？ 可以算出来吗？
再答： 可以算出来。根据能量守恒定律，钢板在倒落的过程中，势能转化为动能，mgh=1/2(mv^2) m是钢板的质量，在方程中可以约去不计算。 g是重力加速度，取g=9.8m/s^2 v是钢板重心点（形心点）的瞬间速度。 h是钢板重心（形心点）下落的垂直距离，可以通过三角函数算出 h=0.5m 可得，v=3.13 m/s 上述过程中，简化了钢板的运动状态，实际上钢板倒下的过程是绕触地点转动的过程，而不是平行移动。考虑到钢板的质量和形状都是均匀的，重心与形心点重合，所以将钢板的动能用形心点的速度计算，这是一种简化。