一道圆周运动题如下图所示,ABC为一细圆管构成的 园轨道,固定在竖直平面内,轨道半径为R(比细圆管的半径大得多),OA水平,OC竖直,最低点为B,最高点为C,细圆管内壁光滑.在A点正上方某位置处

来源:学生作业帮助网 编辑:作业帮 时间:2024/05/04 03:39:00
一道圆周运动题如下图所示,ABC为一细圆管构成的 园轨道,固定在竖直平面内,轨道半径为R(比细圆管的半径大得多),OA水平,OC竖直,最低点为B,最高点为C,细圆管内壁光滑.在A点正上方某位置处

一道圆周运动题如下图所示,ABC为一细圆管构成的 园轨道,固定在竖直平面内,轨道半径为R(比细圆管的半径大得多),OA水平,OC竖直,最低点为B,最高点为C,细圆管内壁光滑.在A点正上方某位置处
一道圆周运动题
如下图所示,ABC为一细圆管构成的 园轨道,固定在竖直平面内,轨道半径为R(比细圆管的半径大得多),OA水平,OC竖直,最低点为B,最高点为C,细圆管内壁光滑.在A点正上方某位置处有一质量为m的小球(可视为质点)由静止开始下落,刚好进入细圆管内运动.已知细圆管的内径稍大于小球的直径,不计空气阻力.
(1)若小球刚好能到达轨道的最高点C,求小球经过
最低点B时的速度大小和轨道对小球的支持力大小;
(2)若小球从C点水平飞出后恰好能落到A点,求小球
刚开始下落时离A点的高度为多大.

一道圆周运动题如下图所示,ABC为一细圆管构成的 园轨道,固定在竖直平面内,轨道半径为R(比细圆管的半径大得多),OA水平,OC竖直,最低点为B,最高点为C,细圆管内壁光滑.在A点正上方某位置处
(1)因为恰能到C点,所以在C点时,速度为0,重力势能为2mgR
总的机械能为 2mgR
在B点时,机械能守恒,有
1/2mv²=mg2R
v²=4gR
v=2根号(gR)
轨道对小球的支持力 N=mg+mv²/R=5mg
(2)小球从C点水平飞出后恰好能落到A点,时间为t
有1/2gt²=R
t=根号(2R/g)
水平位移为R,设C点的速度为v,所以有
vt=R
v根号(2R/g)=R
v=根号(gR/2)
在C点时,相对于圆心O,小球的机械能为
1/2mv²+mgR=1/2mgR/2+mgR=1.25mgR
小球刚开始下落时离A点的高度为 H=1.25mgR/mg=1.25R