No.216 平衡的稳定性(下):基本运算 【强基】
【杠精学物理】第264篇原创文章。
上一期视频中,我们简单介绍了平衡的种类,并对其进行了简单的举例说明。
本期视频中,我们重点介绍如何处理实际的稳定平衡问题。在下面的视频中,我们列举两道非常经典的习题,供读者朋友们感受1. 能量观点;2. 力矩观点,在解决平衡的稳定性问题中的具体应用。
欢迎感兴趣的朋友观看下面的视频:
在视频中,我们还顺道讲解了cosθ的近似问题。为什么当θ→0时,cosθ取二阶近似,而非取近似值1?
单从重力势能的表达式看,若取1,则重力势能不变,不合实际情景,可以判断是过度近似。
而根据具体的物理意义进行理解。若想产生一个回复力,使其恢复到原平衡状态,则对应的势能函数必须是自变量的二次方。只有这样,对势函数求一阶导数才能得到正比于自变量一次方的回复力。就好比大家熟悉的弹簧振子的弹性势能必正比于自变量(弹簧形变量)的二次方一样。而列举的例题中,自变量均为微扰产生的小角度θ,故用泰勒展开后,需要保留到二阶小量。
在视频的最后,还给大家准备了一道经典习题练手。本题来源于中科大出版社程稼夫老师的《力学篇》,希望看完视频的朋友们,都可以用力矩和能量观点,对该题进行练习巩固。
下期视频,我们将介绍几种常见的质心求法,敬请期待~
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