如图13所示,某物体以水平速度v0从高0.8m的水平高台飞出,落至地面时,恰能无碰撞地沿圆弧切线从A点切入光滑竖直圆弧轨道,并沿轨道下滑.A、B为圆弧两端点,其连线水平.已知圆弧半径为R=1.0m,圆心角106°,物体质量为180kg,忽略一切阻力.求:(取g=10m/s2) (1)物体离开平台的初速度v0的大小 (2)从平台飞出到A点,物体运动的水平距离s (3)物体运动到达圆弧轨道A点时受到的支持力大小

问题描述:

如图13所示,某物体以水平速度v0从高0.8m的水平高台飞出,落至地面时,恰能无碰撞地沿圆弧切线从A点切入光滑竖直圆弧轨道,并沿轨道下滑.A、B为圆弧两端点,其连线水平.已知圆弧半径为R=1.0m,圆心角106°,物体质量为180kg,忽略一切阻力.求:(取g=10m/s2
) (1)物体离开平台的初速度v0的大小
(2)从平台飞出到A点,物体运动的水平距离s
(3)物体运动到达圆弧轨道A点时受到的支持力大小

选A和D,
A 前5s内受向东的10N的力的作用,物体向东的速度增加到V,第2个5s内改受向北的10N的力的作用,向东的速度不再改变,而向北的速度则增加到V,于是,合速度方向东偏北45°。
B 第2个5s末,物体只受向北的力,所以加速度方向是向北的。
C 前5s内受向东的10N的力的作用,物体向东的速度增加到V后,在剩下的五秒中内,向东的方向上任然以速度V前进,而向北的速度只是从零加到V,所以,两个方向上的位移不同,角度就不是四十五度了。
D 因为向东的位移要大于向北的位移,所以第10s末物体的位移方向为东偏北小于45°。

(1)由平抛运动
h=1/2gt^2 t=0.4s
vy=gt=4m/s
tana=vy/v0=4/3 a=106°/2=53°
v0=3m/s
(2)x=v0t=1.2m
(3)由牛顿第二定律
N-mgcos53^0=mv^2/R
V=(vy^2+v0^2)^1/2=5m/s
N=6300N