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高中生想推弹簧悬挂时自然伸长长度的表达式

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发表于 2025-2-17 13:39:35 |显示全部楼层 | 阅读模式
但是失败了结果很荒谬,求指出错误与标题问题解答

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发表于 2025-2-17 14:24:55 |显示全部楼层
应该是不能分成劲度系数相同的弹簧,参考两系数k的弹簧系在一起系数变成k/2,也与你的错误结论相符,及k=0。张力在两个相邻微元上等大,但伸长量却应为一半,所以劲度系数×2

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发表于 2025-2-17 14:37:00 |显示全部楼层
劲度系数不是k/n,我感觉大概是k*n

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发表于 2025-2-17 15:39:49 |显示全部楼层
首先弹簧分小之后k反而是变大的,其次算这个简单点就是假设伸长了也是质量均匀,那就考虑重心变化等于弹簧势能;如果再现实一点那弹簧肯定是不均匀伸长的就得积分去了,请参考b站“对竖直弹簧的伸长及质量分布的研究”文章

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发表于 2025-2-17 17:44:00 |显示全部楼层
式子看不清,但第i段上的力是下面部分的重力,正比于n-i(反着看就是i),伸长量也正比于这个,不会是你得出的含1/i的式子

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发表于 2025-2-17 18:16:27 |显示全部楼层
你搞错了一件事,弹簧的劲度系数叠加是“电容型”的,不是“电阻型”的。
比如说一串n个弹簧串联,假设弹簧一样,每个小弹簧的力、劲度系数、伸长量分别是f、k、x,而总力、劲度系数、伸长量分别是F、K、X,那么有f=kx,F=KX,而且由于受力平衡有f=F,由几何有X=nx。根据这些方程,可以解出K=k/n,所以反过来k=nK
至于为什么说是“电容型”呢,因为这个式子的结构和电容串联一样,把F、K、X分别换成Q、C、U就是电容的情况了。

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发表于 2025-2-17 20:14:13 |显示全部楼层

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发表于 2025-2-17 22:02:38 |显示全部楼层
第一步劲度系数就错了,搜索一下并联和串联。

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发表于 2025-2-17 22:47:44 |显示全部楼层
就是劲度系数错了,两根相同的弹簧“串联”在一起,劲度系数是原来的一半。你可以先证明一下这个,进而证明同材质同结构的弹簧劲度系数与长度成反比。

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发表于 2025-2-17 23:39:13 |显示全部楼层
这是一个很经典,也很简单的问题,换个角度问题就迎刃而解了

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