如图所示,一个3/4圆弧形光滑细圆管轨道ABC放置在竖直平面内,轨道半径R,

问题描述:

如图所示,一个3/4圆弧形光滑细圆管轨道ABC放置在竖直平面内,轨道半径R,
如图所示,一个3/4圆弧形光滑细圆管轨道ABC放置在竖直平面内,轨道半径R,在A点与水平地面AD相接,地面与圆心O等高,MN是放在水平地面上长为3R,不计厚度的垫子,左端M正好位于A点,讲一个质量为m,直径略小于圆管直径的小球从A处管口正上方某处由静止释放,不考虑空气阻力
(1)若小球从C点射出后恰好能打到垫子的M端,则小球经过C点时对管的作用力大小和方向如何?
(2)欲使小球能通过C点落到垫子上,小球离A点的最大高度是多少?
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1个回答 分类:物理 2014-11-21

问题解答:

我来补答
答案:(1)小球离开C点做平抛运动,落到M点时水平位移为R,竖直下落高度为R,
根据运动学公式可得:g=1/2*gt^2
运动时间 t=根号2R/g
从C点射出的速度为v1=R/t=根号gR/2
设小球以v1经过C点受到管子对它的作用力为N,
由向心力公式可得mg-N=m*v1^2/R
N=mg-m*v1^2/R=mg/2,
由牛顿第三定律知,小球对管子作用力大小为 1/2mg,方向竖直向下.
(2)小球下降的高度最高时,小球运动的水平位移为4R,打到N点.
设能够落到N点的水平速度为v2,
根据平抛运动求得:v2=4R/t=根号8gR
设小球下降的最大高度为H,
根据机械能守恒定律可知,mg(H-R)=1/2mv2^2
H=v2^2/2g+R=5R
 
 
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