题目内容
如图所示,竖直圆筒内壁光滑、半径为R,顶部有入口A,在A的正下方h处有出口B,一质量为m的小球从入口A沿切线方向的水平槽射入圆筒内,要使球从B处飞出,小球射入口A的速度v0应满足什么条件?在运动过程中,球对筒压力多大?
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略
解析:
设小球在圆筒内绕过n圈后,从B处飞出,则在水平面上,
小球做圆周运动走过的路程是:n(2πR)=v0t(n=1,2,3…).在竖直方向上的位移是h=gt2/2,
联列以上两式,消去t,得v0=2πnR/
=πnR
,
小球在运动过程中,在水平方向只受支持力FN,并充当向心力,
所以FN=mv02/R=m(nπR
)2/R=2n2π2mgR/h(n=1,2,3…).
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