一物体在水平恒力作用下沿光滑水平面做曲线运动,当物体从M点运动到N点时其速度方向恰好改变了90°(M点的速度方向竖直向上,N点的则水平向右),则从M点到N点的运动过程中物体速率的变化情况是怎样?请写明具体过程及分析思路,

问题描述:

一物体在水平恒力作用下沿光滑水平面做曲线运动,当物体从M点运动到N点时其速度方向恰好改变了90°(M点的速度方向竖直向上,N点的则水平向右),则从M点到N点的运动过程中物体速率的变化情况是怎样?
请写明具体过程及分析思路,

水平恒力说明力的大小和方向都不变;做曲线运动,说明物体有初始速度(否则做匀加速直线运动),如果M点的速度方向竖直向上,N点的则水平向右,说明力的方向指向右下(否则不可能产生向下向右的分力)。变化了90°说明此事垂直速度已为零,垂直上是匀减速运动,水平向右是匀加速运动,速率的大小和力与垂直轴的夹角有关,如果与向下的垂直轴夹角大于45°(与水平的小于45),则速率是匀加的,否则是匀减的。

竖直方向匀减速,水平方向匀加速,速率自然是先减小后增加,因为开始主要是竖直减,后来主要是水平加。不然的话有纯数学也能解吧

利用运动的分解
水平向右看,初速度是零,后来有了速度,说明这个方向的力是水平向右的
竖直方向看,速度减少,说明该方向力是向下的,
故最终合力是右斜向下的
根据实际速度和合力方向的关系可以看到,速度先减少,后增大

在曲线运动中,将力分解到速度方向和垂直于速度方向上,可以得到下面的结论:
当速度方向与力的方向夹角为90°时,速度大小(速率)不变;当夹角为锐角的时候,速率增大;当夹角为钝角的时候,速率减小。
对于这道题,力与速度方向夹角由90°逐渐减小为0°,所以速率是在不断增大的。