题目内容
如图所示,在竖直平面内有一个半径为R且光滑的四分之一圆弧轨道AB,轨道下端B与水平面BCD相切,BC部分光滑且长度大于R,C点右边粗糙程度均匀且足够长。现用手捏住一根长也为R、质量为m的柔软匀质细绳的上端,使绳子的下端与A点等高,然后由静止释放绳子,让绳子沿轨道下滑。重力加速度为g。求:
⑴绳子前端到达C点时的速度大小;
⑵若绳子前端在过C点后,滑行s距离后停下,而且s>R,试计算绳子与粗糙平面间的动摩擦因数。
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解:(1)绳子由释放到前段达C点过程中,由机械能守恒定律得:
(3分)
解得:
(2分)
(2)绳子前端滑过C点后,其受到的摩擦力先均匀增大,其平均值为
,前端滑行R后摩擦力不变,其值为 μmg 由动能定理得:
(4分)
把
代入上式解得:
(2分)
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