题目内容

(8分)游乐场的过山车的运动过程可以抽象为如图所示模型。弧形轨道下端与圆轨道相撞,使小球从弧形轨道上端A点静止滑下,进入圆轨道后沿圆轨道运动,最后离开。试分析A点离地面的高度h至少要多大,小球才可以顺利通过圆轨道最高点(已知圆轨道的半径为R,不考虑摩擦等阻力)。

由牛顿第二定律

N-mg=ma

N=4mg

a=3g=30 m/s2

由万有引力充当向心力:

GMm/(R+h)2=m(R+h)42/T2

在地球表面:

GMm/R2`≈m`g

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