一道物理题,急呀~~

来源:百度知道 编辑:UC知道 时间:2024/06/04 01:44:19
我们老师留了一道思考题:光滑水平面上固定直立一根杆,杆上放置一个球,初态静止。现在杆和球一起无初速倒下,试求:球落地的方向(整个过程忽略一切摩擦阻力)【解答详细清楚,再追加20分】
好些朋友的回复我看不明白,摆脱请再仔细一点。

球落地方向与水平面夹角为:θ=arcos(2√3 / 9)
设球的质量m,杆长L,重力加速度g
我们现在分析N的变化趋势:
初态静止时,杆对球的支持力N = mg,末态落地时,N = 0,球与杆开始倒下时,球在脱离杆之前,做变速圆周运动,其所需的向心力由重力沿杆的分力与支持力的差提供:mg•sinα – N = mv^2/L (α是杆与水平面夹角)。在这个过程中,重力势能不断转化为动能,故mv^2/L增加,而α不断减小,sinα减小,因此,N不断减小直至零。
假设N减为0时,球的高度为h,显然有sinα = h/L,再设N减为0时球的速度为v1,由于N=0,故mg•sinα = mv1^2/L……①
由功能关系,mg(L-h) = (1/2) mv1L^2……②,联立①、②以及sinα = h/L,解得: h = 2L/3, 顺便求得,v1 = (2gL/3)^(1/2)……③
因此,球在2L/3高度时,所受支持力减为0,此后球脱离杆,做斜抛运动。
球做斜抛运动时,其在水平方向做匀速直线运动的速度v2 = v1•sinα
由③,v2 = 2•[(2gL/3)^(1/2)] / 3……④
设球落地的速度为v3 , 对全过程用动能定理得:mgL = mv3^2
解得:v3 = (2gL)^(1/2)……⑤
假设球落地方向与水平面夹角为θ,由④、⑤,cosθ = v2/v3 = 2√3 / 9,
∴ θ = arcos(2√3 / 9),
故球落地方向与水平面夹角为 :arccos(2√3 / 9)。

对球受力分析,由于忽略摩擦力,则杆与球之间没有力的作用,球只受到重力,故球落地方向 竖直向下

二楼说得对啊,你要考虑刚体的话就不是你老师要的答案了

竖直
理由:只受到重力作用,没有受到横向的摩擦力

水平方向不受力的作用,就没有加速度,所以只能是竖直落下,但不是自由落体,还有支持力的,加速度不是g

鉴定完毕,顶二楼!!你们老师有点二!!