在动摩擦因数μ=0.2的水平面上有一个质量为m=1kg的小球,小球与水平轻弹簧及与竖直方向成θ=45°角的不可伸长的轻绳一端相连,如图所示,此时小球处于静止平衡状态,且水平面对小球的弹力恰好为零,当剪断轻绳的瞬间,取g=10m/s2,求:
(1)此时轻弹簧的弹力大小
(2)小球的加速度大小和方向.
网友回答
解:(1)水平面对小球的弹力为零,小球在绳没有断时受到绳的拉力F、重力mg和弹簧的弹力T作用而处于平衡状态,如图所示:
由平衡条件得:
竖直方向:Fcosθ=mg
水平方向:Fsinθ=T
解得:T=mgtanθ=10N
当剪断轻绳瞬间弹簧的弹力大小不变,仍为10N;
(2)剪断轻绳后小球在竖直方向仍平衡,
水平面支持力与重力平衡:N=mg
由牛顿第二定律得:T-μN=ma
解得:a=8m/s2??? 方向向左.??
答:(1)此时轻弹簧的弹力大小为10N;
(2)小球的加速度大小为8m/s2,方向向左.
解析分析:先分析剪断轻绳前弹簧的弹力和轻绳的拉力大小,再研究剪断轻绳瞬间,抓住弹簧的弹力没有变化,求解小球的合力,由牛顿第二定律求出小球的加速度的大小和方向.
点评:本题是瞬时问题,先分析剪断轻绳前小球的受力情况,再分析剪断轻绳瞬间的受力情况,再根据牛顿第二定律求解瞬间的加速度.