1、.在绳子上距离转轴的位置取一微小段, 对其进行受力分析, 它受到左边的部分和右边的部分的拉力作用,这两个拉力的合力即是该点处的张力的微分值。为了方便讨论,我将坐标原点取在绳子的最外端(不是转轴处),这样有,从这个式子可以看出,实际上已经说明了对绳子而言张力就是弹力,因为的积分就是,而后者就是弹力。下面进一步分析这种自然界最简单的“张力”。根据牛顿第二定律,设绳子的线密度为,则有由本式可以看出, 张力随着绳子上的位置发生变化; 但是若绳子的密度为零, 则绳子的张力的微分为零,即绳子的张力不随位置发生变化。因为在原点处不受到向左的拉力,所以,这成为解上述微分方程的边界条件,所以即可以检验这个结果在
2、坐标变换后,与例题中给出的结果是一致的。从这里可以看出, 张力实际上就是弹力, 绳子有质量会导致张力在绳子的方向变化, 如果绳子没有质量,绳子将等大小的传递张力。再例如下图,质量为m1 和 m2 的两个滑块,前者放在光滑桌面上,用L 长的绳子链接,以加速度 a 加速向右运动,忽略摩擦,则绳子的张力如何?.一、如果绳子是轻绳,则直接认为绳子上处处张力相等,这个题目很好解答,这里略过;二、但是如果绳子有密度,则绳子两端的拉力为:左边:右边:( * )同样上题的分析,选取左边端点为原点,有,积分式为:所以,这说明绳子的张力在变化。易知当时,其值与(*)式一致。似乎可以得出结论,若绳子有质量, 则拉力(张力)处处不同。 不过如果是竖直下落的绳子,就算有质量,张力可能也是处处相同,对竖直下落的绳子而言,取最上端为原点,对其任意小段,必然满足:则,显然当时,张力保持处处相同。所以可以得出总的结论如下:绳子的张力就是弹力, 它是固定不变还是发生变化, 取决于绳子是否有质量,还受到运动的加速度的影响!补充说明:之前我由 dT=0 错误的认为张力为零,其实应该说是T=const,这正是微分等于零的意义。.