一圆柱放入液体中,液体密度$\rho$与其与液面的距离x满足的关系式为$\rho(x)=\rho_0+ax$,圆柱体积为$Sh$,密度为$\rho_0+b$,$a,b$均为已知量,求圆柱平衡的稳定性。
唐鹏出了题之后就只讲了前一题,求求各位大佬帮帮我这个菜鸡!
积分,并联立F=mg,
$\int_{x}^{x+h} $$\rho $(x)gSdx=$\rho $Shg
解得,
x=$\frac{b-0.5ah}{a}$
算错请谅解
大佬算对了!
但是我不懂的是第二题(物体平衡的稳定性),求大佬教教QAQ
若向下微扰,由密度表达式,液体密度变大,此时浮力比原来稍大了些,由于初始时与重力平衡,故此时有一向上的恢复力(是不是线性的先不管);同理,向上微扰物体会有向下的恢复力。得,稳定平衡。
LZ也可以试试由你算出的浮力积分后的式子,令x=x0+y,其中,x0为物体平衡时上表面距水面的距离,y为一小量,一阶保留,二阶忽略。算算发现,当(以向下为正)y>0,F-mg<0向上;当y<0,......向下。这表明合力总与微扰方向相反,故为稳定平衡。
再数学一点,LZ可以写出体系能量,导出等效势能求二阶导。具体不赘述,可参考《舒力》《程力》等。
谢谢大佬!
几年前的课了
啊哈哈
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