题目内容
【题目】如图所示,AB是倾角为θ=30°的粗糙直轨道,BCD是光滑的圆弧轨道,AB恰好在B点与圆弧相切,圆弧的半径为R,一个质量为m的物体(可以看做质点)从直轨道上的P点由静止释放,结果它能在两轨道间做往返运上动。已知P点与圆弧的圆心O等高,物体与轨道AB间的动摩擦因数为μ。求:
(1)物体做往返运动的整个过程中在AB轨道上通过的总路程;
(2)最终当物体通过圆弧轨道最低点E时,对圆弧轨道的压力;
(3)释放点距B点的距离L′至少多大,物体能顺利到达圆弧轨道的最高点D。
【答案】(1);(2);(3)
【解析】
(1)物体从P点出发至最终到达B点速度为零的全过程,由动能定理得
mgRcosθ—μmgcosθ=0
所以:
(2)最终物体以B(还有B关于OE的对称点)为最高点,在圆弧底部做往复运动,物体从B运动到E的过程,由动能定理得:
在E点,由牛顿第二定律得:
联立解得:
则物体对圆弧轨道的压力:
(3)L=(3+2cosθ)R/2(sinθ-μcosθ)
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