某人在水平地面上,用大小不變的F=100 N的力拉一個(gè)木箱沿半徑R=50 m的圓周極緩慢地運(yùn)動(dòng)一周,如圖所示,求該力所做的功.

答案:
解析:

  因?yàn)榱只是大小不變,其方向是時(shí)刻變化的(總是沿著周圍的切線方向),故F為變力,對(duì)于變力做功,是不能簡(jiǎn)單地用功的公式去計(jì)算的,由于F大小始終不變,而方向始終與圓周相切,所以我們不妨把整個(gè)圓周分成許多段小圓弧,使每段圓弧小到這樣的程度,以致可以認(rèn)為在每一段圓弧上力F的方向是不變的,也就是可以把這一小段圓弧視為直線段,這樣就可以用功的公式把力F在每一個(gè)小段圓弧上做的功求出來,最后求和即可.

  把圓周長(zhǎng)S分成n個(gè)小段,每一小段圓弧小到近乎直線段.設(shè)每一段圓弧的長(zhǎng)為Sn,則由于Sn與力F是在一條直線上的,夾角θ=0°,所以力F在這一小段圓弧上做的功Wn=FSn,力F在整個(gè)圓周上所做的總功為

  W=nWn=n·F·Sn=F·S

  而S=2πR,所以W=F·2πR=100×2×3.14×50=3.14×104(J)


提示:

對(duì)于變力做功,一般是不能用功的公式直接進(jìn)行計(jì)算,但有時(shí)可以根據(jù)變力的具體特點(diǎn)采取變通的方式最后仍可用功的公式求得解決.


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