质量为m的小球(可看作质点)在竖直放置的光滑圆环轨道内运动,如图所示,小球在最高点A时的速度为2gR,其中R为圆环的半径.求:(1)小球经过最低点C时的速度;(2)小球在最低点C对
◎ 题目
质量为m的小球(可看作质点)在竖直放置的光滑圆环轨道内运动,如图所示,小球在最高点A时的速度为
(1)小球经过最低点C时的速度; (2)小球在最低点C对圆环的压力; (3)小球到达位置B时的角速度. |
◎ 答案
(1)小球从最高点运动到最低点的过程中机械能守恒,设小球到达最低点时的速度大小为vC,根据机械能守恒定律 mg2R+
解得vC=
(2)小球在最低点C时,受到的合外力提供小球做圆周运动的向心力,设轨道对小球的支持力为N,根据牛顿第二定律和圆周运动公式 N-mg=m
解得:N=7mg 根据牛顿第三定律,小球对轨道的压力 N′=N=7mg (3)设小球运动到B点时的速度大小为vB,根据机械能守恒定律 mgR(1-sin30°)+
解得:vB=
由圆周运动角速度ω与线速度v的关系,得小球在B点的角速度 ωB=
答:(1)小球经过最低点C时的速度为 |