在光滑的水平轨道上有质量为m的物体A,处于静止状态,物体B的质量也为m,由不可伸长的轻绳悬挂于O点,B与轨道接触但不挤压.某时刻开始受到水平方向的恒力F的作用,经过的距离
◎ 题目
在光滑的水平轨道上有质量为m的物体A,处于静止状态,物体B的质量也为m,由不可伸长的轻绳悬挂于O点,B与轨道接触但不挤压.某时刻开始受到水平方向的恒力F的作用,经过的距离为L时撤掉F,A再运动一段距离后与物体B碰撞,求: (1)撤掉F时A的速度?F的作用时间? (2)若A、B发生完全弹性碰撞,绳长为r,则B在碰后的瞬间轻绳受到的拉力? (3)若A、B发生的碰撞情况是所有可能发生的碰撞情况中的一种,那么绳长满足什么条件才能使B总能完成完整的圆周运动? |
◎ 答案
(1)设撤掉F时A的速度为V,经历时间为t,则 由牛顿第二定律及匀变速直线运动规律得: F=ma ① L=
L=
由①、②得V=
由①、②、③得t=
(2)设A与B碰后速度分别为VA,VB,B在碰后瞬间轻绳受到的拉力为T, 由动量守恒定律有:mv=mvA+mvB ⑦
由牛顿第二定律:T-mg=m
由⑤、⑦、⑧、⑨得:T=mg+
(3)若使B能做完整圆周运动,设运动到最高点时速度为V1, 由牛顿第二定律有:mg=m
B物体从最低点运动至最高点过程中机械能守恒有:
由(11)(12)得:VB= |