如图所示,半径为r,质量不计的圆盘面与地面相垂直,圆心处有一个垂直盘面的光滑水平固定轴O,在盘的最右边缘固定一个质量为m的小球A,在O点的正下方离O点r/2处固定一个质量也为m的小球B,放开盘让其自由转动,不空气阻力,问:
(1)当A球转动到最低点时,两小球的重力势能之和减小了多少?
(2)A球转到最低点时的线速度是多少?
(3)在转动过程中半径OA向左偏离竖直方向的最大角度是多少?
如图所示,半径为r,质量不计的圆盘面与地面相垂直,圆心处有一个垂直盘面的光滑水平固定轴O,在盘的最右边缘固定一个质量为m的小球A,在O点的正下方离O点r/2处固定一个质量也为m的小球B,放开盘让其自由转动,不空气阻力,问:
(1)当A球转动到最低点时,两小球的重力势能之和减小了多少?
(2)A球转到最低点时的线速度是多少?
(3)在转动过程中半径OA向左偏离竖直方向的最大角度是多少?
(1)
(2)
(3)
(1)以圆盘边缘最低点所在水平面为零势能面,则刚要转动时A、B 两球的重力势能之和为:
当A球转到最低点时,两球重力势能之和为:
A转到最低点时两球重力势能之和减少量为:
(2)设A球转到最低点时,A、B两球的速度分别为和
,则有:
①
由机械能守恒定律可得:
②
解①②联立方程可得:
(3)设半径OA向左偏离竖直方向的最大偏角为a
由机械能守恒定律得:
整理得:
解得:,