如图所示,在水平面上固定一个半径R=1m的3/4光滑圆弧轨道的工件,其圆心在O点,AOC连线水平,BOD连线竖直.在圆周

如图所示,在水平面上固定一个半径R=1m的3/4光滑圆弧轨道的工件,其圆心在O点,AOC连线水平,BOD连线竖直.在圆周轨道的最低点B有两个质量分别为m 1 =4kg,m 2 =1kg的可视为质点的小球1和2,两小球间夹有一个极短的轻弹簧,当弹簧储存了E P =90J的弹性势能时锁定弹簧.某时刻解除锁定,弹簧将两个小球弹开,重力加速度g=10m/s 2 ,试求:
(1)两小球脱离弹簧瞬间的速度
(2)通过计算说明小球2第一次沿轨道上滑过程中能否到达D点?
冷剑孤魂 1年前 已收到1个回答 举报

zhaoziling 春芽

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(1)设小球m 1 的速度为v 1 ,m 2 的速度为v 2 ,两个小球与弹簧组成的系统,水平方向合外力为零,且只有弹力做功,由动量守恒定律,有:
m 1 v 1 =m 2 v 2
由机械能守恒定律,有;
E p =
1
2 m 1 v 1 2 +
1
2 m 2 v 2 2
联立①②并代入数据解得:v 1 =3m/s向左
v 2 =12m/s向右
(2)小球2向右运动,设其能到达原周额最高点D,由机械能守恒,有:

1
2 m 2
v 22 = m 2 g•2R+
1
2 m 2
v 2D
代入数据解得:v D =
104 m/s
又小球能通过竖直面内光滑圆周最高点的条件为:
mg=m
v 2
R
代入数据解得:v=
10 m/s
由于v<v D ,故小球2能通过最高点.
答:(1)两小球脱离弹簧瞬间的速度分别为:3m/s向左、12m/s向右;
(2)小球2第一次沿轨道上滑过程中能到达D点.

1年前

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