题目内容

如图所示,一圆环A套在一粗细均匀的圆木棒B上,圆环A的高度相对B的长度可以忽略不计.AB的质量都是0.5kg,AB之间的滑动摩擦力为3N.开始时B竖直放置,下端离地面高度AB的顶端.现让它们由静止开始自由下落,当木棒与地面相碰后,木棒以竖直向上的速度反向运动.设碰撞时间很短,碰撞无机械能损失,不考虑空气阻力,取当地的重力加速度.试求:

(1)木棒第一次着地时速度的大小;

(2)若在棒第二次着地前,要使A不脱离棒,棒的最小长度是多少?

解:(1)释放后AB相对静止一起做自由落体运动,B着地前瞬间的速度的大小为:

(2)B与地面碰撞后,由于,所以圆环继续向下做匀加速运动,棒以与着地时相同的速率竖直向上做匀减速运动.它们加速度的大小分别为:

 

当棒到达最高点后,继续以的加速度下落,第二次着地时的速度为,此时圆环的速度大于,二者不会相对静止,所以棒与地面碰撞后向上运动到再次落回地面所需的时间为:

在此时间内圆环的位移:...

所以在棒第二次着地前,要使圆环不脱离棒,棒的最小长度是2.5m

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