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求:(1)滑块能与几个小球碰撞;

(2)求出碰撞中第n个小球悬线长Ln的表达式;

(3)滑块与第一个小球碰撞后瞬间,悬线对小球拉力FT的大小。

答案

(1)小球在竖直平面内做圆周运动,机械能守恒,返回最低点时速度不变,再次与滑块碰撞互换速度。设滑块滑行总距离为s0,有-μmgs0=0-,得s0=25 m,n==12.5,根据题意取12个。

(2)滑块与第n个小球碰撞,设小球运动到最高点时速度为v′n  对小球有mg=m

  机械能守  +2mgLn     对滑块有-μmgns=      联立以上各式解得Ln=(m)

 (3)滑块做减速运动到第一个小球处与其碰前的速度为v1,则有-μmgs=    滑块与小球相碰撞后互换速度,碰撞后瞬间小球的速度为v1。此时小球受到重力和绳子拉力的作用,根据牛顿第二定律得FT-mg=m    又因L1= (m)  解得FT=26N

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