题目内容
【题目】某同学站在水平地面上,手握不可伸长的轻绳一端,绳的另一端系有质量为m的小球,甩动手腕,使球在竖直平面内做圆周运动。当球某次运动到最低点时,绳突然断掉,球飞行水平距离d后落地,如图所示。已知握绳的手离地面高度为d,手与球之间的绳长为
d,重力加速度为g。忽略手的运动半径和空气阻力。求:
![]()
(1)绳断时球的速度大小v1;
(2)球落地时的速度大小v2;
(3)绳能承受的最大拉力多大?
【答案】(1)
(2)![]()
【解析】
(1)设绳子断后球的飞行时间为t,根据平抛运动规律,竖直方向
水平方向d=v1t
得v1=![]()
(2)由平抛运动规律得
落地时竖直方向的速度为
则
设绳子能够承受的最大拉力为FT,这也是球受到绳的最大拉力,球做圆周运动的半径为R=
d,
根据圆周运动向心力公式FT-mg=m![]()
得FT=
故本题答案是:(1)
(2)
;
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