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如图1-2-13所示,一对杂技演员(都视为质点)乘秋千(秋千绳处于水平位置)从A点由静止出发绕O点下摆,当摆到最低点B时,女演员在极短时间内将男演员沿水平方向推出,然后自己刚好能回到高处A.求男演员落地点C与O点的水平距离s.已知男演员质量m1和女演员质量m2之比=2,秋千的质量不计,秋千的摆长为R,C点比O点低5R.

图1-2-13

答案

x=8R


解析:

设分离前男女演员在秋千最低点B的速度为v0,由机械能守恒定律:

(m1+m2)gR=(m1+m2)v02

设刚分离时男演员速度的大小为v1,方向与v0相同;女演员速度的大小为v2,方向与v0相反,由动量守恒.

(m1+m2)v0=m1v1-m2v2

分离后,男演员做平抛运动,设男演员从被推出到落在C点所需的时间为t,根据题给条件,由运动学规律,4R=gt2,x=v1t,根据题给条件,女演员刚好回到A点,由机械能守恒定律,m2gR=m2v22,已知m1=2m2,由以上各式可得x=8R.

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