弹簧的平衡问题
例题3: 两竖立着的轻质弹簧的劲度系数分别为K1,K2,连着的两物体质量分别为m1,m2。原来系统处于平衡状态,今把弹簧K1的上端A上提,使m2刚要离开地面,求A上提的距离。
变式:如图所示,两物体重力分别为G1、G2,两弹簧劲度系数分别为k1、k2,弹簧两端与物体和地面相连。用竖直向上的力缓慢向上拉G2,最后平衡时拉力F=G1+2G2,求该过程系统重力势能的增量。
解析:关键是搞清两个物体高度的增量Δh1和Δh2跟初、末状态两根弹簧的形变量Δx1、Δx2、Δx1/、Δx2间的关系。
无拉力F时
Δx1=(G1+G2)/k1,Δx2= G2/k2,(Δx1、Δx2为压缩量)
加拉力F时
Δx1/=G2/k1,Δx2/= (G1+G2) /k2,(Δx1/、Δx2/为伸长量)
而Δh1=Δx1+Δx1/,Δh2=(Δx1/+Δx2/)+(Δx1+Δx2)
系统重力势能的增量
ΔEp= G1?Δh1+G2?
Δh2 |