题目内容

如图所示,长为L的细绳,一端系有一质量为m的小球,另一端固定在O点.细绳能够承受的最大拉力为7m g.现将小球拉至细绳呈水平位置,然后由静止释放,小球将在竖直平面内摆动.如果在竖直平面内直线OA(OA与竖直方向的夹角为θ)上某一点钉一个小钉,为使小球可绕点在竖直平面内做圆周运动,且细绳不致被拉断,求O的长度d所允许的范围.

答案:
解析:

  解:为使小球能绕点做完整的圆周运动,则小球在最高点D对绳的拉力F1应该大于或等于零,

  即有:mg ①

  根据机械能守恒定律可得:

   ②

  联立①② d ③

  因为小球在最低点C对绳的拉力F2应该小于或等于7m g,即有:

  F2mg≤7m gm g ④

  根据机械能守恒定律可得:

   ⑤

  联立④⑤得d ⑥

  由③⑥式解得:d. ⑦


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