如图,在同一水平高度上有A、B两物体,质量分别为m、M.A从图示位置开始以角速度ω绕O点在竖直平面内沿顺时针方向作匀速圆周运动,轨道半径为R.同时B物体在恒力F作用下,由静止
◎ 题目
如图,在同一水平高度上有A、B两物体,质量分别为m、M.A从图示位置开始以角速度ω绕O点在竖直平面内沿顺时针方向作匀速圆周运动,轨道半径为R.同时B物体在恒力F作用下,由静止开始在光滑水平面上沿x轴正方向做直线运动,求: (1)A物体运动到什么位置时,它的速度方向可能与B物体相同? (2)要使两物体的速度相同,作用在B物体上的力F应多大? (3)当两物体速度相同时,B物体的最小位移为多少? |
◎ 答案
(1)因为B物体在水平方向上做匀加速直线运动,所以B的速度方向一直沿X轴正方向,故只有当A物体运动到圆心O的正上方时,即最高点时,速度可能与B物体相同. (2)要使A、B速度相同,A必需在圆心O的正上方,但圆周运动具有周期性,所以 A物体运动到圆心正上方时的时间为: t=nT+
A的速度为va=ωR B运动的时间与A的时间相同,则tb=
vb=va=ωR ② B做初速度为零的匀加速直线运动,则 vb=atb ③ 根据牛顿第二定律可知: a =
联立①②③④解得: F=
(3)当时间最短即n=0时,B物体有最小位移 xmin=
答:(1)在圆心O的正上方时,即最高点时,速度可能与B物体相同; (2)要使两物体的速度相同,作用在B物体上的力F=
(3)最小位移为 |