一道高一的物理题,有追加分10分,快

来源:百度知道 编辑:UC知道 时间:2024/06/16 14:45:38
轻杆长为2L,水平转轴装在中点O,两端分别固定着小球A和B。A球质量为m,B球质量为2m,在竖直平面内做圆周运动,求在杆的转速逐渐变化的过程中,O轴不受力时A、B的线速度?

要使O轴不受力,必须两个小球在图示的位置即位于上下两端,这样重力才能完全参与向心运动而不通过轻杆加载到O轴上。此时重力和轻杆拉力为向心力。令轻杆拉力为F。 杆对两个小球的作用力大小相等,方向相反。
所以有:2mg+F=2mV^2/L F-mg=mV^2/L 解得V=√3gL

答案:Va=Vb√(4gL)

在最低点,球受拉力向上,球对杆的作用力向下.
在最高点,球受到的也是拉力,球对杆作用力向上.
(因为,如果球受到支持力,球对杆的作用力向下,轴心O受力就不可能为零)

下面分两种情况讨论:

1。
在最低点:Fa-mg=m*ω^2*L(a在最低点)
在最高点:Fb+2mg=2m*ω^2*L(b在最高点)
由:Fb-3mg=Fa,得
(2m*ω^2*L-2mg)-3mg=(m*ω^2*L+mg)

解得:ω=√(4g/L)
这时AB的线速度:
Va=Vb=ω*L=√(4gL)

2。
在最低点:Fb-2mg=2m*ω^2*L(b在最低点)
在最高点:Fa+mg=m*ω^2*L(a在最高点)
由:Fb+3mg=Fa,得
(2m*ω^2*L+2mg)+3mg=(m*ω^2*L-mg)
无解。

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