帮忙解下一道物理题(要过程)

来源:百度知道 编辑:UC知道 时间:2024/05/04 12:02:27
质量为M的小球被系在轻绳的一端,在竖直平面内做半径为R的圆周运动,运动过程中小球受到空气阻力的作用,设某一时段小球通过轨道的最低点,此时绳子的张力为7Mg。此后小球继续做圆周运动,经过半个圆周恰能通过最高点,求:在此过程中小球克服空气阻力做的功为多少?

在最低点时,绳子张力F有:
F=M*v*v/R+Mg=7Mg
所以
M*v*v/R=6Mg
所以M*v*v=6MgR
此时小球动能Ek为:
Ek=1/2*M*v*v=1/2*6MgR=3MgR
解设在最低点时小球重力势能为0,则小球机械能为:E=Ek=3MgR
当小球到达最高点时(“恰能”通过最高点),在最高点绳子拉力刚好为0,此时球速v1有:
M*v1*v1/R=Mg
所以M*v1*v1=MgR
此时小球动能为:Ek1=1/2*M*v1*v1=1/2*MgR
小球重力势能为:Ep=2MgR
所以小球机械能为:E1=Ek1+Ep=5/2*MgR
所以小球克服空气阻力做功为:W=E-E1=1/2*MgR

通过最高点的速度最小为 Rg^(1/2)←v^2/R=g
所以可得出小球在最高点的能量为1/2mgR
在最高点的能量为3mgR(F-mg=mv^2/R)
W阻=3mgR-1/2mgR-2mgR=1/2mgR(2mgR为重力势能哦~)
至于这个结果的正负~~??好像是正的吧~~

解:经半圆周到最高点 可知重力提供且等于向心力 所以
mg=mv2/r 可求出v=根号下gr
此时动能可求出 在最低点时 绳力为7MG 拉力-重力=向心力
6mg=mv2/r v=根号下6gr 动能减少一部分转化为重力势能 一部分克服阻力做工
重力势能变化 为2MGR 动能变化为 1/2mv2-1/2mv2=2.5mgr 做差可得
克服阻力做工W=0.5mgr

恰能做圆周运动,说明速度为根号(gR)
以最低点为参考系,
由此可得到最高点机械能为5mgR/2
在最低点速度为根号(6gR)
机械能为3mgR
所以阻力做功mgR/2