如图所示,一个半径R=0.80m的1/4光滑圆弧轨道固定在竖直平面内,其下端切线是水平的,轨道下端距地面高度h=1.25m.一个质量m=0.10kg的小物块A(视为质点)由圆弧轨道顶点从静止开始释放,
问题描述:
如图所示,一个半径R=0.80m的1/4光滑圆弧轨道固定在竖直平面内,其下端切线是水平的,轨道下端距地面高度h=1.25m.一个质量m=0.10kg的小物块A(视为质点)由圆弧轨道顶点从静止开始释放,最后落到水平地面的B点.忽略空气阻力,重力加速度g取10m/s2,求:
(1)物块A滑到圆弧轨道下端时的速度大小;
(2)物块A离开圆弧轨道后发生的水平位移s多大?
(3)物块A在圆弧轨道末端对轨道的作用力大小和方向.
答
(1)由机械能守恒定律得:mgR=
mv21 2
v=
=
2gR
m/s=4m/s
2×10×0.8
(2)由平抛运动规律得:
h=
gt21 2
s=vt
代入数据解得 s=v
=4
2h g
m=2m
2×1.25 10
(3)物块A在圆弧轨道末端,由牛顿第二定律得:F−mg=m
v2 R
代入数据解得 F=3N
由牛顿第三定律知,物块A在圆弧轨道末端对轨道的作用力大小为3N,方向竖直向下.
答:(1)物块A滑到圆弧轨道下端时的速度大小4m/s;
(2)物块A离开圆弧轨道后发生的水平位移2m;
(3)物块A在圆弧轨道末端对轨道的作用力大小3N和方向竖直向下.