如图所示,鼓形轮的半径为R,可绕固定的光滑水平轴O转动。在轮上沿相互垂直的直径方向固定四根直杆,杆上分别固定有...
问题详情:
如图所示,鼓形轮的半径为R,可绕固定的光滑水平轴O转动。在轮上沿相互垂直的直径方向固定四根直杆,杆上分别固定有质量为m的小球,球与O的距离均为。在轮上绕有长绳,绳上悬挂着质量为M的重物。重物由静止下落,带动鼓形轮转动。重物落地后鼓形轮匀速转动,转动的角速度为。绳与轮之间无相对滑动,忽略鼓形轮、直杆和长绳的质量,不计空气阻力,重力加速度为g。求:
(1)重物落地后,小球线速度的大小v;
(2)重物落地后一小球转到水平位置A,此时该球受到杆的作用力的大小F;
(3)重物下落的高度h。
【回答】
(1);(2);(3)
【解析】
【详解】(1)由题意可知当重物落地后鼓形轮转动的角速度为ω,则根据线速度与角速度的关系可知小球的线速度为
(2)小球匀速转动,当在水平位置时设杆对球的作用力为F,合力提供向心力,则有
结合(1)可解得杆对球的作用力大小为
(3)设重物下落高度为H,重物下落过程中对重物、鼓形轮和小球组成的系统,根据系统机械能守恒可知
而重物的速度等于鼓形轮的线速度,有
联立各式解得
知识点:专题三 力与物体的曲线运动
题型:计算题
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