题目内容

如图所示,光滑球恰好放在木块的圆弧槽中,它的左边接触点为A,右边接触点为B,槽的半径为R,球心为O,且OA与水平线成α角,圆球质量为m,木块质量为M,各种摩擦及绳和滑轮的质量不计.求欲使球不从圆弧槽中滚出,拉力F最大多大?

答案:略
解析:

F=(Mn)gcotα

由生活经验知,拉力F过大时,球会从圆弧槽中滚出,球从弧形槽中滚出时,是以A点为支点滚出的,所以当球恰好不滚出时,弧形槽对球的支持力的作用点恰好在A处,这时小球受力如图所示,由牛顿第二定律得:

由几何知识得:

解得:a=gcotα

以木块和光滑球 构成整体为研究对象,其客观存在力如所示,据牛顿第二定律得

F=(Mm)a

解得:F=(Mm)gcotα

故欲使球不从弧形槽中滚出,拉力F最大不得超过(Mm)gcotα


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