题目内容

在地面上方,一小圆环套在一条均匀直杆上,和的质量均为,它们之间的滑动摩擦力=0.5mg.开始时处于的下端,竖直放置.在的下方=0.20 m处,存在一个“相互作用”区域,区域的高度=0.30 m,固定在空中如图11中画有虚线的部分.当进入区域时,就受到方向向上的恒力作用,=2mg.区域对杆不产生作用力.和一起由静止开始下落,已知杆落地时和的速度相同.不计空气阻力,重力加速度=10 m/s2.求杆的长度至少应为多少?

图11

解析:和一起由静止下落到进入区域时速度为,有

?

代入数据得=2.0 m/s?

进入区域后,受到方向向上的合力作用,做减速运动,离开区域时的速度为,有??

代入数据得=1.0 m/s??

进入区域之后,把和两个物体构成的整体作为研究对象,外力之和为零,动量守恒.?

设离开区域时的速度为,有?

?

代入数据得=3.0 m/s??

在这一过程中下降的高度为hb,有?

代入数据得=0.50 m?

离开区域后到和的速度达到相同时,经过的时间为t,和的共同速度为,和下降的高度分别为和.?

在这一过程,对有?

?

 对有

?

?

代入数据得=4.0 m/s, =0.50 m,=0.70 m???

杆的长度至少应为?

=0.40 m.

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