初中物理难题
由五块相同砖块构成的桥,如图所示,若每块砖长度为L,则此桥的最大跨度为 □ □ □ □ □ 希望高手详细解答,多谢!!
设每块砖重量为m,质量均均匀分布。提议搭建的桥肯定是左右对称的,因此下面的分析只看左边部分。 临界状态(桥塌之前),任意一块砖受到下面一块砖的支持力始终等于其下面一块砖所在平面以上所有砖的重力的一半。其受到的压力始终等于其所在平面以上所有砖的重力的一半。
所以中间一层的砖收到的力有自身的重力mg,最下面一层砖对其的支持力1。5mg,以及最上面一块砖对其的压力0。5mg。最下面一层的两块砖不会垮塌,最上面一块砖只要搭在中间一层的两块砖上,而中间两块砖不垮,那最上面一块砖也就不会垮,因此,此题的关键在于求中间一层砖不垮时的极限位置(中间一块砖相对于底层和上层砖的位置) 中间一层砖要跨,必然是以下面一层砖对其的支撑点为中心,顺时针方向旋转而至。
设下面一块砖的支撑点位于砖中心位置以右x处,最上面一块砖对中间一块砖的最大压力位置位于中间一块砖的最右端(即L/2)处。 桥要不跨,扭矩必平衡。由于下面砖对他的支撑力过支撑点,因此有效扭矩只有其重力和上面砖对其的压力所产生的扭矩,所以 0。
5mg*0。5L=mg*x 解得x=0。25L 所以此桥最大跨度的搭建方式为:第二层的砖比最下层的砖向外伸出0。25L的跨度,最上面一块砖正好搭在中第二层两块砖的两边。因此最大跨度为1。5L(不含最低下两块砖所占的距离,如果含则最大跨度为3。
5L),同时此桥不能承载重量。搭建方法如图示 ==== 图示的两个0。5L应该都是0。25L,标注的时候表错了,具体的值应该是0。25L,如解题过程。
答案是:5L L+L+L+L+L=5L
桥稳定的前提是上一块(组)砖的重心必须在下一块砖的边缘以内, 那么桥的形成最大跨度时就是上一块(组)砖的重心恰好在下一块砖的边缘上。 此题可用合成重心的方法求解,假设由上至下分别为A、B、C、D、E五块砖,A块满足条件的状态是本身重心在B块的边缘上,那么A块露出B块(1/2)L,然后AB两块放在C块上,因为AB两块放在C上的稳定前提是AB组的重心在C的边缘上,而AB组的重心在B的3/4处((L+1/2L)/2),所以B露出C块L-3/4L=(1/4)L,依次类推,C露出D(1/8)L,D露出E(1/16)L,总长度就是L+(1/16)L/+(1/8)L+(1/4)L+(1/2)L=(31/16)L
答:是11L/3吗?大学都毕业了,高中题目反而不会了,寒自己一个 极限法(是这么叫的吧)分析什么时候跨度最大,力矩平衡 我也不知道答案对不对详情>>
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