题目内容
如图,一质量为1kg的小球套在一根固定的直杆上,直杆与水平面夹角θ为30°。现小球在F=20N的竖直向上的拉力作用下,从A点静止出发沿杆向上运动,已知杆与球间的动摩擦因数μ为
。试求:
(1)小球运动的加速度a1;
(2)若F作用1.2s后撤去,小球上滑过程中距A点最大距离sm;
(3)若从撤去力F开始计时,小球经多长时间将经过距A点上方为2.25m的B点。
(1)小球运动的加速度a1;
(2)若F作用1.2s后撤去,小球上滑过程中距A点最大距离sm;
(3)若从撤去力F开始计时,小球经多长时间将经过距A点上方为2.25m的B点。
解:(1)在力F作用时有:
(F-mg)sin30°-μ(F-mg)cos30°=ma1
a1=2.5 m/s2
(2)刚撤去F时,小球的速度v1= a1t1=3m/s,小球的位移s1 =
t1=1.8m
撤去力F后,小球上滑时有: mgsin30°+μmgcos30°=ma2
a2=7.5 m/s2
因此小球上滑时间t2=
=0.4s,上滑位移s2=
t2=0.6m
则小球上滑的最大距离为sm=2.4m
(3)在上滑阶段通过B点:SAB-s1= v1t3-
a2t32
通过B点时间t3=0.2 s,另t3=0.6s (舍去)
小球返回时有:mgsin30°-μmgcos30°=ma3
a3=2.5 m/s2
因此小球由顶端返回B点时有:sm-SAB =
a3t42
t4 =
通过通过B点时间t2+ t4=
s≈0.75s
(F-mg)sin30°-μ(F-mg)cos30°=ma1
a1=2.5 m/s2
(2)刚撤去F时,小球的速度v1= a1t1=3m/s,小球的位移s1 =
撤去力F后,小球上滑时有: mgsin30°+μmgcos30°=ma2
a2=7.5 m/s2
因此小球上滑时间t2=
则小球上滑的最大距离为sm=2.4m
(3)在上滑阶段通过B点:SAB-s1= v1t3-
通过B点时间t3=0.2 s,另t3=0.6s (舍去)
小球返回时有:mgsin30°-μmgcos30°=ma3
a3=2.5 m/s2
因此小球由顶端返回B点时有:sm-SAB =
t4 =
通过通过B点时间t2+ t4=
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