题目内容

【题目】如图所示,打开水龙头,流出涓涓细流。将乒乓球靠近竖直的水流时,水流会被吸引,顺着乒乓球表面流动。这个现象称为康达效应(Coanda Effect)。某次实验,水流从点开始顺着乒乓球表面流动,并在乒乓球的最低点与之分离,最后落在水平地面上的点(未画出)。已知水流出水龙头的初速度为点到点的水平射程为点距地面的高度为,乒乓球的半径为为乒乓球的球心,与竖直方向的夹角,不计一切阻力,若水与球接触瞬间速率不变,重力加速度为

(1)若质量为的水受到乒乓球的“吸附力”为,求的最大值;

(2)求水龙头下端到的高度差

【答案】(1)(2)

【解析】

(1)设水流在点的速率为,在点时最大,由牛顿第二定律

水流从点开始做平抛运动,有

联立,解得

(2)水流从水龙头流出至到达点,由动能定理

联立,解得

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