如图所示,一个半径R=1.0m的圆弧形光滑轨道固定在竖直平面内,轨道的一个端点B和圆心O的连线与竖直方向夹角θ=60°,C为轨道最低点,D为轨道最高点.一个质量m=0.50kg的小球(视为质点)从空中A点以v0=4.0m/s的速度水平抛出,恰好从轨道的B端沿切线方向进入轨道.重力加速度g取10m/s2.试求:
1.小球抛出点A距圆弧轨道B端的高度h.
2.小球经过轨道最低点C时对轨道的压力FC.
3.小球能否到达轨道最高点D?若能到达,试求对D点的压力FD.若不能到达,试说明理由.
如图所示,一个半径R=1.0m的圆弧形光滑轨道固定在竖直平面内,轨道的一个端点B和圆心O的连线与竖直方向夹角θ=60°,C为轨道最低点,D为轨道最高点.一个质量m=0.50kg的小球(视为质点)从空中A点以v0=4.0m/s的速度水平抛出,恰好从轨道的B端沿切线方向进入轨道.重力加速度g取10m/s2.试求:
1.小球抛出点A距圆弧轨道B端的高度h.
2.小球经过轨道最低点C时对轨道的压力FC.
3.小球能否到达轨道最高点D?若能到达,试求对D点的压力FD.若不能到达,试说明理由.
1.m
2.42N ,方向竖直向下
3.
解析:(1)B点速度在竖直方向的分量:m/s
竖直方向的分运动为自由落体运动.m
(2)根据机械能守恒定律,有
解得m2/s2
根据牛顿第二定律,有(1分),解得F'C=42N
根据牛顿第三定律,F=F'=42N ,方向竖直向下.
(3)设小球能到达D点,根据机械能守恒定律,有
解得,即小球能到达D点.
根据牛顿定律,有
代入数据,解得小球受到的压力
根据牛顿第三定律,小球对轨道的压力为FD=F'D = 12N,方向竖直向下.