如图所示,用长为L的细线,一端系于悬点A,另一端拴住一质量为m的小球,先将小球拉至水平位置并使细线绷直,在悬点A的正下方O点钉有一小钉子,今将小球由静止释放,要使小球能在竖

问题描述:

如图所示,用长为L的细线,一端系于悬点A,另一端拴住一质量为m的小球,先将小球拉至水平位置并使细线绷直,在悬点A的正下方O点钉有一小钉子,今将小球由静止释放,要使小球能在竖直平面内做完整圆周运动,OA的最小距离是多少?

设小球做完整圆周运动时其轨道半径为R,小球刚好通过最高点的条件为:
mg=m

v2
R

得:v=
gR

小球从静止释放至运动到最高点的过程中,只有重力做功,因而机械能守恒,则根据 机械能守恒定律得:
mg(L-2R)=
1
2
mv2

解得:R=
2
5
L

所以OA的最小距离为:d=L-R=
3
5
L

答:OA的最小距离为
3
5
L