某实验中学的学习小组在进行科学探测时,一位同学利用绳索顺利跨越了一道山涧,他先用绳索做了一个单摆(秋千),通过摆动,使自

某实验中学的学习小组在进行科学探测时,一位同学利用绳索顺利跨越了一道山涧,他先用绳索做了一个单摆(秋千),通过摆动,使自身获得足够大的速度后再平抛到山涧对面,如图所示,若他的质量是M,所用绳长为L,在摆到最低点B处时的速度为v,离地高度为h,当地重力加速度为g.
(1)他用的绳子能承受的最大拉力应不小于多少?
(2)这道山涧的宽度不超过多大?
(3)若该同学是从某高处A点无初速度下摆的,则下摆时绳子倾角θ为多大?
wing_qing 1年前 已收到1个回答 举报

梓泽墟 幼苗

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(1)该同学在B处,由牛顿第二定律得,
F-Mg= M
v 2
L
解得F=Mg+ M
v 2
L .
即他用的绳子能承受的最大拉力应不小于Mg+ M
v 2
L .
(2)该同学做平抛运动的过程中由运动学公式得,水平方向上有:x=vt
竖直方向上有h=
1
2 g t 2
解得 x=v

2h
g ,即这道山涧的宽度不超过 v

2h
g .
(3)对该同学从A处下摆到B处的过程由动能定理得,
Mg(L-Lcosθ)=
1
2 M v 2 -0
解得 θ=arccos(1-
v 2
2gL ) .
答:(1)用的绳子能承受的最大拉力应不小于Mg+ M
v 2
L .
(2)这道山涧的宽度不超过 v

2h
g .
(3)下摆时绳子倾角θ为 θ=arccos(1-
v 2
2gL ) .

1年前

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