Question

【题目】如图所示为一风洞实验装置示意图，一质量为1kg的小球套在一根固定的直杆上，直杆与水平面夹角为370.现小球在F=20N的竖直向上的风力作用下，从A点静止出发向上运动，已知杆与球间的动摩擦因数.( , ，g=10m/s2)，求:

(1)小球运动的加速度a1大小？

(2)若F作用3s后小球到达B点,此时使风力大小不变，方向立即改为水平向左.则从改变风力F开始计时，小球经多长时间将回到B点？

Answer 1

【答案】（1）2m/s2（2）0.54s

【解析】（1）在风力F作用时有：（F-mg）sin37°-μ（F-mg）cos37°=ma1
a1=2m/s2 方向沿杆向上
（2）3s时小球速度：v=a1t1=6m/s

风力方向改为水平向左后,小球加速度为a2,

沿杆方向：-mgsin37°-Fcos37°-μN=ma2
N+mgcos37°=Fsin37°
解得：a2=-24m/s2
经过时间t2到达最高点，t2==0.25s
此处距B点的位移为：s=t2=0.75m
小球下滑时的加速度为a3，有：mgsin37°+Fcos37°-μN2=ma3
解得：a3=18m/s2
下滑到B点的时间为t3, 则x=a3t32
解得：
所以t=t2+t3=0.54s