在光滑水平地面上放置一个立方体木箱,木箱的质量M=2kg、边长L=20cm.一长L=1 m的轻质光滑细杆,一端固定一质量

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  • 没有图,猜想图应是下图所示的装置.

    已知:M=2千克,L1=20厘米=0.2米,L2=1米,m=2* 根号3 千克

    求:(1)E总;(2)V箱(1)在开始时,全部静止,所以系统的机械能是(地面为零势能面)E总=M*g * ( L1 / 2) +m g * ( L2* sinα )  (以重心位置计算势能)得 E总=2* 10 *(0.2 / 2)+(2*根号3)* 10 *(1* sin60度)=2* 10 *(0.2 / 2)+(2* 根号3)* 10 * [1* (根号3)/ 2 ]=32 焦耳  (2)当杆与水平面夹角是 β=30度时,箱子速度设为 V箱

    由几何关系 得箱子与杆接触点到铰链的距离是 r =0.4米.

    该接触点的速度方向是垂直杆向下,大小是 V1=V箱* sinβ(将 V箱 正交分解在平行杆与垂直杆方向)

    由于杆一端所固定的小球与杆有相同的角速度,所以此时小球的速度大小是V球=V1* L2 / r =V箱* sinβ* L2 / r =V箱* sin30度 * 1 / 0.4=1.25 * V箱因为整个系统机械能守恒,所以有E总=mg* L2* sinβ+(m* V球^2 / 2)+M*g * ( L1 / 2) +(M* V箱^2 / 2)32=(2*根号3)* 10 * 1 * sin30度+[(2*根号3)* (1.25 * V箱)^2 / 2 ]+2* 10*(0.2 / 2)+(2* V箱^2 / 2)解得此时箱子的速度是 V箱=1.85 m/s