如图所示,AB是固定在竖直平面内半径为R的光滑半圆弧,CD是与AB在同一竖直平面内半径为1.5R的四分之一光滑圆弧轨道,

如图所示,AB是固定在竖直平面内半径为R的光滑半圆弧,CD是与AB在同一竖直平面内半径为1.5R的四分之一光滑圆弧轨道,其底端D切线水平,且与AB弧圆心O 1 等高。现将质量为m的小球(可视为质点)从圆弧CD上与圆心O 2 等高的C处由静止开始释放,小球落进半圆弧AB并与之内壁碰撞,碰撞过程中不损失机械能,结果小球刚好能回到D点并能沿DC弧返回C 。重力加速度g取10m/s 2 。试求:
(1)小球刚滑到D点时,对D端的压力大小;
(2)CD弧底端D距AB弧圆心O 1 的距离;
(3)小球与AB的弧面碰撞时的速度大小。
freemanflying 1年前 已收到1个回答 举报

xiamxiami 幼苗

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(1)选取D所在平面为零重力势能参考面,由机械能守恒有:


小球运动到D点时应用牛顿第二定律有:
解②③两式得:
由牛顿第三定律可得:小球对D点的压力大小为3mg
(2)要使小球能按原路反弹回去,小球必须垂直打在圆弧上,设击点为E,连接O 1 E,此为过E点的切线,过E作AB垂线,交点为F,则O 1 为DF的中点,由平抛运动的知识有:


在直角 中,由勾股定理有,
解得: ,DO 1 =O 1 F
(3)平抛运动的初速为 ,竖直方向的末速度为:
故所求的速度大小为:

1年前

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