题目内容

如图所示,半径为R的光滑圆轨道竖直放置,长为2R的轻质杆两端各固定一个可视为质点的小球A、B,把轻杆水平放入圆形轨道内,若m,2m,m0,m,重力加速度为g,现由静止释放两球,当轻杆到达竖直位置时,求:

   (1)A、B两球的速度大小;

   (2)A球对轨道的压力;

   (3)要使轻杆到达竖直位置时,轻杆上刚好无弹力,A、B两球的质量应满足的条件。

解:

(1)设杆运动到竖直位置时,A、B两球的速度均为v1

对AB系统机械能守恒:

   

(2)在竖直位置时,设杆对B球的强力为FNB,轨道对A球的弹力为FNA

对B球   

∴杆对B球有向上的支持力,对A球有向下压力

对A球: 

  

由牛顿第三定律,知A球对轨道的压力为

(3)要使轻杆到达竖直位置时,杆上恰好无弹力作用B球需满足

   

对AB系统机械能守恒

解得

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