在水平桌面上放一根长1m、质量为0.2kg的均匀直尺,尺的一端伸出桌面20cm,该端用铰链O连接一根长0.15m的轻杆,在杆的下端和中间各固定有质量均为0.1kg的小

发布时间:2020-08-08 04:18:58

在水平桌面上放一根长1m、质量为0.2kg的均匀直尺,尺的一端伸出桌面20cm,该端用铰链O连接一根长0.15m的轻杆,在杆的下端和中间各固定有质量均为0.1kg的小球A和B,当杆绕O转动而经过图所示的竖直位置时,直尺恰只对桌子边缘有压力,求此时A球的速度大小(取g=10m/s2)

网友回答

解:设直尺的重心和直尺的O端到桌子边缘的距离分别为L1和L2,轻杆长为L,直尺的质量为M,A和B球的质量均为m,A和B球经过图所示位置时的速度分别为vA和vB,OB段杆和AB段杆的张力分别为TOB和TAB.
对A球:TAB-mg=m…①
对B球:TOB-TAB-mg=m…②
又因为A、B同轴转动,角速度相等,根据,有
=…③
对直尺,重心距离桌边缘的距离L1==0.3m
直尺的O端到桌子边缘的距离L2=0.2m
根据力矩平衡:MgL1=TOBL2…④
联立①②③④四式,代入数据,可解得:vA=1m/s.
答:此时A球的速度大小为1m/s.
解析分析:AB段杆对A的拉力和A受到重力的合力提供A所需要的向心力;而B受到OB段杆子的拉力和AB段杆子的拉力以及重力,三个力的合力提供B做圆周运动所需要的向心力;A球和B球穿在一根杆子上,角速度相同,可知线速度的关系;对于直尺可以根据力矩平衡列方程.

点评:此题一定要分析清楚A、B两球做圆周运动所需要的向心力是由谁提供,以及搞清楚它们的速度的关系,这是解此题的关键.此题有一点的难度.
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