有一种叫做“蹦极”的现代运动,可以用以下实验模拟.如图所示,劲度系数为k的橡皮绳一端固定,另一端系一小球(橡皮绳自身重力不计,且满足胡克定律),使小球支架横臂高度处由静

问题描述:

有一种叫做“蹦极”的现代运动,可以用以下实验模拟.如图所示,劲度系数为k的橡皮绳一端固定,另一端系一小球(橡皮绳自身重力不计,且满足胡克定律),使小球支架横臂高度处由静止落下,小球落到最低点时,便被橡皮绳拉回再落下…已知橡皮绳的弹性势能Ep=

1
2
kx2,式中k为劲度系数,x为橡皮绳伸长量.若小球下落的最大高度是L,则橡皮绳的自然长度是 ___ .

小球运动过程中,只有重力和弹簧弹力做功,小球和橡皮绳组成的系统机械能守恒,小球下落到最低点时速度为零,则△Ek=0,
增加的弹性势能为:
△Ep=

1
2
k(L-x0)2
减少的重力势能为:△Ep′=mgL,
则有:△Ep=△Ep′,
解得:x0=L-
2mgL
k

故答案为:L-
2mgL
k