如图所示,竖直放置的质量为4m,长为L的圆管顶端塞有一个质量为m的弹性圆球,球和管间的滑动摩擦力和最大静摩擦力大小均为4mg.圆管从下端离地面距离为H处自由落下,落地后向
◎ 题目
如图所示,竖直放置的质量为4m,长为L的圆管顶端塞有一个质量为m的弹性圆球,球和管间的滑动摩擦力和最大静摩擦力大小均为4mg.圆管从下端离地面距离为H处自由落下,落地后向上弹起的速度与落地时速度大小相等.求: (1)圆管弹起后圆球不致滑落,L应满足什么条件. (2)圆管上升的最大高度是多少? (3)圆管第二次弹起后圆球不致滑落,L又应满足什么条件? |
◎ 答案
(1)取竖直向下的方向为正方向. 球与管第一次碰地前瞬间速度v0=
碰地后的瞬间管的速度v管=-
球相对于管的速度v相=2
碰后,管受重力及向下的摩擦力,加速度a管=2g,方向向下, 球受重力及向上的摩擦力,加速度a球=3g,方向向上, 球相对管的加速度a相=5g,方向向上. 取管为参照物,则球与管相对静止前,球相对管下滑的距离为:s相1=
要满足球不滑出圆管,则有L>S相1=
(2)设管从碰地到它弹到最高点所需时间为t1(设球与管在这段时间内摩擦力方向不变),则:t1=
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