如图所示,一个质量为m的长木板静止在光滑的水平面上,并与半径为R的14光滑圆弧形固定轨道接触(但不粘连),木板的右端到竖直墙的距离为S;另一质量为2m的小滑块从轨道的最高
◎ 题目
如图所示,一个质量为m的长木板静止在光滑的水平面上,并与半径为R的
(1)滑块到达A点时对轨道的压力的大小 (2)若滑块不会滑离长木板,试讨论长木板与墙第一次碰撞前的速度v与S的关系 (3)若S足够大,为了使滑块不滑离长木板,板长L应满足什么条件. |
◎ 答案
(1)滑块从轨道的最高点到最低点,机械能守恒,设到达A点的速度为vA 则
得:vA=
在A点有:NA-2mg=
由②③得:NA=6mg④ 由牛顿第三定律,滑块在A点对轨道的压力 NA′=6mg⑤ (2)若第一次碰撞前的瞬间,滑块与木板达到共同速度v, 则:(2m+m)v=2mvA⑥ μ2mgS=
由②⑥⑦得:S=
ⅰ.若S≥
ⅱ.若S<
则:
得:v'=2
(3)因为S足够大,每次碰前滑块与木板共速;因为M<m,每次碰后系统的总动量方向向右,要使滑块不滑离长木板,最终木板停在墙边,滑块停在木板上. 由能量守恒得:μ2mgL≥
解得:L≥ |