如图所示,一根轻杆长1m,可绕O轴在竖直平面内无摩擦地转动,OA=0.6m,OB=0.4m,质量相等的两小球分别固定于杆的A、B两端,现把杆位于水平位置,然后*释放,求轻杆转到竖直位置时两球的速度分别是多少?

问题描述:

如图所示,一根轻杆长1m,可绕O轴在竖直平面内无摩擦地转动,OA=0.6m,OB=0.4m,质量相等的两小球分别固定于杆的A、B两端,现把杆位于水平位置,然后*释放,求轻杆转到竖直位置时两球的速度分别是多少?

在转动过程中,A、C两球的角速度相同,设A球的速度为vA,B球的速度为vB,则有:
2vA=3vB…①
以A、B和杆组成的系统机械能守恒,由机械能守恒定律,并选水平为零势能参考平面,则有:
E1=0,
E2=mg•OB-mg•OA+

1
2
mvA2+
1
2
m
v
2
B
 
E1=E2
即0=mg•OB-mg•OA+
1
2
mvA2+
1
2
m
v
2
B
…②
结合①②两式,代入数值OA=0.6m,OB=0.4m,
得:vB=
5
3
6
m/s
vA=10
6
m/s
答:轻杆转到竖直位置时,A、B两球的速度分别是:vA=10
6
m/s,vB=
5
3
6
m/s.
答案解析:因A、B两球用轻杆相连,故两球转动的角速度相等,对A、B两球组成的系统应用机械能守恒定律即可解题.
考试点:线速度、角速度和周期、转速;机械能守恒定律.

知识点:本题关键是A、B球机械能均不守恒,但A与B系统机械能守恒,根据守恒定律列式求解即可.