题目内容
两根长直轨道与一半径为R的半圆型圆弧轨道相接于A、C两点,B点为轨道最低点,O为圆心,轨道各处光滑且固定在竖直平面内。质量均为m的两小环P、Q用长为R的轻杆连接在一起,套在轨道上。将MN两环从距离地面2R处由静止释放,整个过程中轻杆和轨道始终不接触,重力加速度为g,求:
(1)当P环运动到B点时,系统减少的重力势能△EP;
(2)当P环运动到B点时的速度v;
(3)在运动过程中,P环能达到的最大速度vm;
(4)若将杆换成长,P环仍从原处由静止释放,经过半圆型底部再次上升后,P环能达到的最大高度H。
(1)当P环运动到B点时,系统减少的重力势能△EP;
(2)当P环运动到B点时的速度v;
(3)在运动过程中,P环能达到的最大速度vm;
(4)若将杆换成长,P环仍从原处由静止释放,经过半圆型底部再次上升后,P环能达到的最大高度H。
(1)
(2)AB都进入圆轨道后,两环具有相同角速度,则两环速度大小一定相等(或通过速度分解得到两环速度大小相同)
整体动能定理(或机械能守恒):→
得到
(3)当系统质心下降到最低处时,系统达到的速度最大,此时MN离O点竖直高度为 →
得到
(4)由于杆超过了半圆直径, M再次上升后,设位置比原来高h。
由动能定理(或机械能守恒):
解得, M能达到的最大高度
(2)AB都进入圆轨道后,两环具有相同角速度,则两环速度大小一定相等(或通过速度分解得到两环速度大小相同)
整体动能定理(或机械能守恒):→
得到
(3)当系统质心下降到最低处时,系统达到的速度最大,此时MN离O点竖直高度为 →
得到
(4)由于杆超过了半圆直径, M再次上升后,设位置比原来高h。
由动能定理(或机械能守恒):
解得, M能达到的最大高度
略
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