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有一个单摆,其摆长L=1.00m,摆球质量m=0.10kg,摆线拉直,摆球与竖直方向成夹角5°的位置无初速开始摆动.不计空气阻力(sin5°=0.087,cos5°=0.996,g=10m/s2,π=3.14)求:(1)摆球在摆动过程中
题目详情
有一个单摆,其摆长L=1.00m,摆球质量m=0.10kg,摆线拉直,摆球与竖直方向成夹角5°的位置无初速开始摆动.不计空气阻力(sin5°=0.087,cos5°=0.996,g=10m/s2,π=3.14)求:
(1)摆球在摆动过程中的最大回复力F;
(2)若将摆角增大至60°,摆球在摆动过程中摆线的最大拉力T.
(1)摆球在摆动过程中的最大回复力F;
(2)若将摆角增大至60°,摆球在摆动过程中摆线的最大拉力T.
▼优质解答
答案和解析
(1)对摆球受力分析,对球进行力的分解,如图所示:
则有:F=mgsin5°=0.1×10×0.087=0.087N;
(2)将摆角增大至60°,摆球在摆动到最低点的速度设为v,
根据机械能守恒定律,则有:mgL(1-cos60°)=
mv2;
而在最低点,由牛顿第二定律,则有:T-mg=m
解得:T=2N;
其方向竖直向上.
答:(1)摆球在摆动过程中的最大回复力0.087N;
(2)若将摆角增大至60°,摆球在摆动过程中摆线的最大拉力大小2N,方向竖直向上.
则有:F=mgsin5°=0.1×10×0.087=0.087N;
(2)将摆角增大至60°,摆球在摆动到最低点的速度设为v,
根据机械能守恒定律,则有:mgL(1-cos60°)=
1 |
2 |
而在最低点,由牛顿第二定律,则有:T-mg=m
v2 |
L |
解得:T=2N;
其方向竖直向上.
答:(1)摆球在摆动过程中的最大回复力0.087N;
(2)若将摆角增大至60°,摆球在摆动过程中摆线的最大拉力大小2N,方向竖直向上.
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