如图所示,半径为R的光滑半圆轨道竖直放置,两个质量均为m的小球A、B以不同的速率进入轨道,A通过最高点C时,对轨道的压力为3mg,B通过最高点C时,对轨道的压力恰好为零,求:
(1)A、B两球从C点飞出的速度分别为多少?
(2)A、B两球落地点间的距离.
网友回答
解:(1)以A为研究对象,在最高点时,则有:
???? FN+mg=m
???? FN=3mg
解得:vA=2
以B为研究对象,在最高点时,则有:
??? mg=m
解得:
(2)两球从C点飞出后都做平抛运动
竖直方向:2R=
得:t=2
水平方向:
??? xA=vAt
??? xB=vBt
A、B两球落地点间的距离:△x=xA-xB
代入解得:△x=2R
答:
(1)A、B两球从C点飞出的速度分别为2和.
(2)A、B两球落地点间的距离为2R.
解析分析:(1)A球通过最高点时由重力和轨道的压力的合力提供向心力,B通过最高点时由重力提供向心力,根据牛顿第二定律分别求解两球通过C点时的速度.
(2)两球从C点飞出后都做平抛运动,运用运动的分解法,分别研究竖直和水平两个方向,求出A、B两球落地点间的距离.
点评:本题是牛顿第二定律和平抛运动的简单综合,对于圆周运动,关键分析受力,确定什么力提供向心力(沿半径方向上所有力的合力提供向心力).