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(2014•江西模拟)如图所示,在竖直平面内有xOy坐标系,长为l的不可伸长细绳,一端固定在A点,A点的坐标为(0、l2),另一端系一质量为m的小球.现在x坐标轴上(x>0)固定一个小钉,
题目详情
![](https://www.zaojiaoba.cn/2018-08/08/1533730239-9250.jpg)
l |
2 |
(1)当钉子在x=
| ||
4 |
(2)为使小球释放后能绕钉子在竖直平面内做圆周运动,而细绳又不被拉断,求钉子所在位置的范围.
▼优质解答
答案和解析
(1)当钉子在x=
l的P点时,小球绕钉子转动的半径为:R1=l−
,
小球由静止到最低点的过程中机械能守恒,由机械能守恒定律得:mg(
+R1)=
m
,
在最低点细绳承受的拉力最大,由牛顿第二定律得:F−mg=m
,
联立解得:F=7mg;
(2)小球绕钉子圆周运动恰好到达最高点时,由牛顿第二定律得:mg=m
,
运动中机械能守恒,由机械能守恒定律得:
mg(
−R2)=
m
,
钉子所在位置为:x′=
,
解得:x′=
| ||
4 |
(
|
小球由静止到最低点的过程中机械能守恒,由机械能守恒定律得:mg(
l |
2 |
1 |
2 |
v | 2 1 |
在最低点细绳承受的拉力最大,由牛顿第二定律得:F−mg=m
| ||
R1 |
联立解得:F=7mg;
(2)小球绕钉子圆周运动恰好到达最高点时,由牛顿第二定律得:mg=m
| ||
R2 |
运动中机械能守恒,由机械能守恒定律得:
mg(
l |
2 |
1 |
2 |
v | 2 2 |
钉子所在位置为:x′=
(l−R2)2−(
|
解得:x′=
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