如图所示,质量为m的小球用细线悬挂在小车上,小车的质量为M,当水平外力拉小车沿光滑水平面水平向右做匀加速运动时,悬线与竖直方向成30°角,此时:(1)小车的加速度是多大?(2)悬线中的张力大小?

问题描述:

如图所示,质量为m的小球用细线悬挂在小车上,小车的质量为M,当水平外力拉小车沿光滑水平面水平向右做匀加速运动时,悬线与竖直方向成30°角,此时:
(1)小车的加速度是多大?
(2)悬线中的张力大小?

首先,应注意到,小车和物体是连在一起的,那么小车和物体在水平方向具有相同的加速度。
对小球进行受力分析,小球受到竖直向下的G和沿绳的拉力F。这时,把F分解为竖直向上F(y)和水平向右F(x)。F(x)=mg/tan(60),F(y)=mg=F*sin(60)。
a=F(x)/m=根号3*g/3,张力F=2*根号3mg/3。

(1):建立直角坐标系:绳子对小球的拉力为f1;小球的重力为:mg,根据受力分析可知:绳子的拉力沿竖直方向的分量 f1cos30=mg,(1)沿着水平方向的分量为:f1sin30=ma,(2 )其中a
为小球的加速度.解方程(1),(2)得:a=gtan30 ..由于小车与小球的运动状态相同,故小车的加速度也为:gtan30.
(2),由(1)可知,f1=mg/cos30.