题目内容
【题目】如图所示为一风洞实验装置示意图,一质量为的小球套在一根固定的直杆上,直杆与水平面夹角为。现小球在F=20N的竖直向上的风力作用下,从点静止出发向上运动,已知杆与球间的动摩擦因数。(sin37°=0.6,con37°=0.8, g=10m/s2)
试求:
(1)小球运动的加速度;
(2)若作用后小球到达点,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 开始计时,小球经多长时间将回到点。
【答案】(1)2m/s2;(2)0.54s。
【解析】
试题分析:
(1)在风力F作用时有:(F-mg)sin37-μ(F-mg)cos37=ma;
a1=2m/s2,方向沿杆向上;此时小球速度v=a1t1=6m/s;
(2)风力方向改变后,小球加速度为a2
则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s=t2=0.75m
小球下滑时的加速度这a3,则mgsin37+Fcos37-μN=ma3,解得a3=18m/s2,
下滑到B点的时间为t3,则s=a3t32,解得t=s;
所以t=t2+t3=0.54s。
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