数理基础物理
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一道初中物理题,求圆满解释
虎哥 2011-11-17 16:08:39
如图,一个轻质、弹性杆A,一端固定在一个足够牢固的基座上。

如果向另一端施加一个力f,这个杆子会产生一个弹性形变(向下弯曲,比如弯曲2mm)。

117013



用螺栓在A杆一端连接一根加长杆B,B的特点是轻质,且刚性,B的长度和A相同。

如果给B杆的另一端施加相同的力f,请问A杆的型变量是多少?

117014



如果在A杆一端连接B杆时,方向与A杆相反,只不过为了避免两个杆子帖在一起,在中间垫有刚性轻质物体C。在B杆一端也施加力f,请问A杆型变量是多少?

  117015


忽略A杆螺栓处的局部变形。
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2012-2-1 13:37:30
60楼
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问题出在连接点C   在C和A的连接点上再个受力分析就知道了他的弯曲方向确实是相反的
2012-2-1 13:50:38
61楼
0
引用第56楼虎哥于2012-02-01 04:52发表的  :
不用这么悲观吧~~~科学实验可以尽量接近理想状态,可以将不理想的因素通过各种办法消去,本题也一样。上面的实验犯之所以不能得到结论,只是因为角度和位移之间的对应关系没有搞清楚。


不是这个问题,
有些YY出来的实验条件真的离真实情况相当遥远..
别的不说,
光看刚性杆回头的那个照片...
稍有点常识的用鼻子想都知道弹性杆会出现S形弯曲,
而不是均匀的圆弧...
有什么办法能解决吗??
那么这个实验还有什么意义呢?
其实最大的意义就是能证明出题者YY出的题目是错误的...


PS:
    细看过才发现老虎的刚性材料似乎是透明材料...(亚克力???)


借老虎一张图大家研究研究...
62楼
0
另外,大家忽视掉的另外一个问题还是出在楼上的图中...
连接处存在间隙,
相当于增加了个额外的力臂...
而这个间隙却是不能去除的,
否则切线方向的"刚性杆"会与向下弯曲的弹性杆发生严重的干涉...
即切线与弦重合...
这样的实验谁做得出来??
虎哥(作者)
63楼
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偶负责做实验,理论和实验设计问题你们想办法,多出来的力臂和其它因素带来的误差在理论上可以预测。

这是一道日常生活中很常见的物理题~
+1  科创币    kknd   2012-02-01   汗。。。好吧。。。
+1  科创币    delete   2012-02-01   我最郁闷的是你的两根材料居然是不同的.........
64楼
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建议老虎想办法测位移。
可以试试百分表的弹力。若是远小于砝码的拉力,用百分表测就有道理了。
话说我之前的粗测,用的是杠杆百分表,其弹力比起50克砝码的拉力,很小很小,1/10不到。
65楼
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类似的受力分析问题,在生活和科研中到处可见。若在碰到类似情况时,对材料变形有个八九不离十的估计,将会是件大好事。所以感觉这类问题有意义。
话说俺也经常在模型论坛上逛,经常看见他们费了上百公斤的好料,但是设计很白,导致做出来的机器就像面条,很有种暴殄天物的感觉。
要是把这类问题都斟酌清楚了,对于科技爱好者来说,是很有意义的。
66楼
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第三种情况经过本人大脑的完美模拟   完美情况下应该是从“匚”字变成“C ” 字的形变   形变位移是1mm
2012-4-6 20:34:20
67楼
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第二个图的做了,是2倍(我用锯条做弹性部分,用做火箭压药的木棒做刚性部,等长的,装好后,分别在两个位置挂同一个重物,得到的数据分别是2.3cm和4. 6cm(由于条件不好,实验不是很精确,但数据却出奇的吻合),是 2倍。第二个还没做。
68楼
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第二个图的做了,是二倍。我用锯条做弹性不分,用做火箭压药的木棒做刚性部分,等长的,装配好后,分别在两个位置挂同一个重物,得到的数据是 2.3cm和4.6cm(由于条件不好,实验不是很精确,得到的数据却出奇的吻合)是二倍。第三个图还没做。
69楼
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6mm  6mm 向下[s:274]
2012-4-23 12:42:58
70楼
0
悬臂梁的计算?
71楼
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更加搞笑的结果:
咨询了HBM的工程师,他们说对于悬臂梁式称重传感器,不管是LZ位怎样的安装方式,只要秤盘大小在允许范围内(HBM产品一般是1*1m),不管载荷加在秤盘的任何位置,都可以获得正确读数。也就是说,LZ位3个问题中,形变量是一样的。
72楼
0
一开始个人觉的某人猥琐,就像上个星期学校的中考科学模拟一试的出卷人一样。
因为上述材料并没有说明是哪一种材料,只说了轻质、弹性,那薄刚片与塑料片以及……
还有材料的长、宽、厚。
钻孔的大小、螺丝与螺母的……
连接、固定的面积?
(以上皆为较真)
不过,现在更觉得某些人猥琐。这“难”度。贴膏药去。
虎哥(作者)
73楼
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看起来大家已经有结论了,那就是不论理论还是实践,都证明三种情况形变量是不同的。

紧接着就提出了新的问题:

为什么各种电子称采用类似结构,不论重物放在秤盘的哪个地方,称重结果基本一致?传感器的设计如何消除掉这部分误差的?
74楼
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找一個輕質PVC材料做桿子,複製以上題目。

實驗黨人漂過……
75楼
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回 楼主(虎哥) 的帖子
我们大学的工程力学又讲到这样类似的题  貌似要用到力矩这东东[s:274]
2013-10-25 14:14:48
76楼
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wjwj1234xx 发表于 2011-11-17 16:51
对于第一题..如果完全理想化.忽略所有螺栓连接的宽度之类的...
简化如下图.


与力矩有什么关系?不变量是力,应该要用胡克定律吧。
77楼
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这算是初中?
78楼
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靠,好老的坟
79楼
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你这个有形变 所以高中上完了也解不出来吧 这个时候我们好像不能把这个东西当成书本上理想的那样处理 就算加上那个弹簧理论也解不出因为它也不是一个理想的弹簧 不过高中学的那些都是基础如果延伸一下加上强大的数学 只要建立一个完善的数学模型我想信可以得到一个近似的值
80楼
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warmonkey 发表于 2012-4-23 13:11
更加搞笑的结果:
咨询了HBM的工程师,他们说对于悬臂梁式称重传感器,不管是LZ位怎样的安装方式,只要秤盘 ...


那是剪切梁传感器吧?
81楼
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虎哥 发表于 2012-4-23 18:49
看起来大家已经有结论了,那就是不论理论还是实践,都证明三种情况形变量是不同的。

紧接着就提出了新的问 ...


有没有结构图?我对这个问题太有兴趣了。这真是怪异。
82楼
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刚才拆了家里的电子称专门看了下,发觉它的弹性装置不是悬臂梁结构,是下面图中灰色的结构,中间有个大窟窿。应变电阻片就贴在大窟窿的上下两面。请大家讨论原理。
205431

83楼
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量子隧道 发表于 2013-10-25 23:40
刚才拆了家里的电子称专门看了下,发觉它的弹性装置不是悬臂梁结构,是下面图中灰色的结构,中间有个大窟窿 ...


我们说的就是这个结构
悬臂梁称重传感器,不知道用词是否正确,中航电测(ZEMIC)的网页上,就是这么写的
虎哥(作者)
84楼
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这个传感器真的怪异,不论物体放在盘子上的什么位置,结果相同。

就是梅特勒的磁平衡天平,大体上仍然满足此规律。。

称,是诞生了几千年的东西。说起来不应该有多么复杂的原理,为啥咱就理解不了呢。。
85楼
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虎哥 发表于 2013-10-26 00:03
这个传感器真的怪异,不论物体放在盘子上的什么位置,结果相同。

就是梅特勒的磁平衡天平,大体上仍然满 ...


我理解,当重物压在此梁的右端的刚性托盘上时,此梁发生的不是弯曲形变,是平行四边形形变。就是中间那个窟窿变成平行四边形了;同时右侧部分只是向下平移,而基本上不扭转。
虎哥(作者)
86楼
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这个传感器的确是双面都有应变片的。
87楼
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这玩意和托盘天平有些像。托盘天平本质上是个平行四边形的框架,4个角都是活动的,以此保证物体放在托盘的任何位置,对天平的臂的下压力都是只作用在平行四边形的角上,由此保证力臂相等。
这玩意上下两个薄壁,离得还挺远,基本保证了很难发生一个薄壁压缩一个薄壁伸长的情况,所以整个杆就基本不扭转了。但是却很容易产生平行四边形形变。对于平行四边形形变来说,下压力压在哪里都是一样的。
88楼
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第二个问题中,弹性片是S型形变。这个肯定不是中学能解决的问题,只能用有限元去模拟。
89楼
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第二个问题中,弹性片是S型形变。这个肯定不是中学能解决的问题,只能用有限元去模拟。

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