题目内容

如图所示,一个质量为M的人,站在台秤上,一长为R的悬线一端系一个质量为m的小球,手拿悬线另一端,小球绕悬线另一端点在竖直平面内做圆周运动,不计空气阻力,重力加速度为g,求:

(1)若小球恰能通过圆轨道最高点,求小球通过最低点时对绳子拉力的大小。

(2)若小球恰能在竖直平面内做圆周运动,求台秤示数的最小值。

(1)恰好圆周时,在最高点:  (2分)

从最低点到最高点,由动能定理:   (2分)

在最低点:    (2分)

得:   (1分)

由牛顿第三定律:   (1分)

(2)设小球经过图示位置Q点的速度为v,与竖直方向夹角为θ,则从P到Q:      
(2分)

在Q点:(2分)

得:     (1分)

其竖直方向的分量为:   (1分)

由数学关系可知,当最小  (1分)

则台秤示数的最小值为:    (1分)

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