水平轨道与半径R=2m,高为h=0.8m的一段圆弧形光滑轨道连接,如图所示.一个物体从水平轨道上以初速度v0冲上圆弧轨道并通过最高点而没有脱离轨道,求物体的初速度v0的范围.
网友回答
设物体在顶端的速度为v,从水平轨道至圆弧轨道顶端的过程,
由动能定理得-mgh=12
======以下答案可供参考======
供参考答案1:
水平轨道与半径R=2M,高为H=0.8M的一段圆弧形光滑轨道连接,一个物体从水平轨道上以初速度V冲上圆弧轨道并通过最高点而没有脱离轨道,求物体的初速度V的范围.
物体能从水平轨道上冲上圆弧轨道并通过最高点,在最高点的速度v大于0,根据动能定理,-mgH=mv^/2-mV^/2,
所以V=√(v~2+2gH)>√2gH=√2*10*0.8m/s=4m/s
物体通过最高点而没有脱离轨道,在最高点受重力和支持力,没有脱离轨道的临界情况为支持力为0,所以
mg-FN=mv~2/R,FN>=0所以mg>=mv~2/R
根据动能定理,-mgH=mv^/2-mV^/2
所以V供参考答案2:
物体从水平轨道至圆弧轨道顶端的过程,
由动能定理得 -mgh= mv2 - mv02 ① (3分)
式中v是物体在顶端的速度。
若物体刚能到达顶端,即v=0,由①式可得
v0= =4 m/s. (2分)
若物体到达顶端且刚不脱离,应满足 mg=m (3分)
由此得v2=Rg,代入①式得 v0= =6 m/s