在豎直平面內固定一軌道ABCO,AB段水平放置,長為4m,BCO段彎曲且光滑,軌道在O點的曲率半徑為1.5m;...
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問題詳情:
在豎直平面內固定一軌道ABCO, AB段水平放置,長為4 m,BCO段彎曲且光滑,軌道在O點的曲率半徑為1.5 m;一質量為1.0 kg、可視作質點的圓環套在軌道上,圓環與軌道AB段間的動摩擦因數為0.5。建立如圖所示的直角座標系,圓環在沿x軸正方向的恆力F作用下,從A(-7,2)點由靜止開始運動,到達原點O時撤去恆力F,水平飛出後經過D(6,3)點。重力加速度g取10m/s2,不計空氣阻力。求:
⑴圓環到達O點時對軌道的壓力;
⑵恆力F的大小;
⑶圓環在AB段運動的時間。
【回答】
(1)圓環從O到D過程中做平拋運動
(1分) (1分)
讀圖知:x=6m、y=3m, 所以 v0=m/s (1分)
到達O點時:根據向心力公式 = (2分)
代入數據,得 FN=30N (1分)
根據牛頓第三定律得,對軌道的壓力為30N,方向豎直向上 (1分)
(2)圓環從A到O過程中,根據動能定理 有
(3分)
代入數據,得F=10N (1分)
(3)圓環從A到B過程中,根據牛頓第二定律 有
(2分)
根據運動學公式 有 (2分)
代入數據,得時間s (1分)
知識點:專題三 力與物體的曲線運動
題型:計算題