光滑的长轨道形状如下图所示,底部为半圆型,半径为R,固定在竖直平面内.AB两质量相同的小环用长为R的轻杆连接在一起,套在轨道上.将AB两环从图示位置静止释放,A环离开底部
◎ 题目
光滑的长轨道形状如下图所示,底部为半圆型,半径为R,固定在竖直平面内.AB两质量相同的小环用长为R的轻杆连接在一起,套在轨道上.将AB两环从图示位置静止释放,A环离开底部2R.不考虑轻杆和轨道的接触,即忽略系统机械能的损失,求: (1)AB两环都未进入半圆型底部前,杆上的作用力. (2)A环到达最低点时,两环速度大小. (3)若将杆换成长2
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◎ 答案
(1)对整体分析,自由落体,加速度g,以A为研究对象,A作自由落体则杆对A一定没有作用力.即F=0 故AB两环都未进入半圆型底部前,杆上的作用力为零. (2)AB都进入圆轨道后,两环具有相同角速度,则两环速度大小一定相等,即VA=VB 对整体依机械能守恒定律,有:mg?2R+mg?
解得 v=
故A环到达最低点时,两环速度大小均为
(3)由于杆长超过了半圆直径,故最后A环在下,如图; 设A再次上升后,位置比原来高h,如下图所示. 由机械能守恒,有:-mgh+mg(2
解得h=(
故若将杆换成长2
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