AB是倾角为θ的粗糙直轨道,BCD是光滑的圆弧轨道,AB恰好在B点与圆弧相切,圆弧的半径为R,一质量为m的物体(可视为质

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  • ..我大概想象出了你所给的图

    1,求通过总路程.这题目显然是用能量守恒来解,最终摩擦力做的功将等于P位置的重力势能减去B位置的重力势能(因为每次上到AB轨道都会因为摩擦力损失能量,直到最终恰好上不了AB轨道,就停留在B位置处即返回BCD轨道,然后一直在BCD轨道上周期性的运动.)

    上述的守恒列式就是

    W摩=f*L总=mgΔh

    倾角为θ,所以可以算出在轨道上的摩擦力是f=μG*cosθ=μmgcosθ,

    同样也是根据倾角θ算出B点距离圆心在竖直方向的高度差是:

    Δh=Rcosθ.

    所以有μmgcosθ *L总=mgRcosθ

    所以通过的总路程L总=R/μ

    2,最终情况下,整个物体具有的能量为B点的重力势能,他将在最低点转化BC高度差的部分能量为动能.

    即只要求得BC之间的重力势能差即可.

    重力势能差ΔEP=mgΔH=mg(R-Rcosθ)=mgR(1-cosθ)

    则在最低点C具有动能E=ΔEP=mgR(1-cosθ)=0.5mv^2

    所以算出v^2=2gR(1-cosθ)

    在圆周运动中,最低点的向心力由轨道对其的支持力和重力的合力提供,即F向=N支-G

    对轨道的压力就是轨道支持力的反作用力.

    根据公式F向=mv^2/R,所以代入v^2,

    F向=2mgR(1-cosθ)/R=2mg(1-cosθ)

    所以N支=F向+G=2mg(1-cosθ)+mg=mg(3-2cosθ)

    所以对轨道的压力(大小)N=N支=mg(3-2cosθ),方向与N支相反.

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