光滑槽质量为M,静止在光滑水平面上,其内表面为一个半径为R的半球面,质量为m的小球被细绳吊住恰位于槽的边缘,如将悬绳烧断

1个回答

  • 1.此类题一般都要运用到动量守恒和机械能守恒定律,研究对象都是整个系统.

    2.以M,m为研究对象,当小球下滑时,槽向左运动,小球在球面最低点速度最大,设此时小球和槽的速度分别是v1、v2,方向是相反的,整个过程系统在水平方向上的合力为0,所以水平方向上的

    动量守恒;悬绳烧断瞬间,系统是静止的,总动量是0,以小球向右的运动方向为正,

    所以0=mv1-Mv2 (1)

    悬绳烧断瞬间,系统的机械能是mgR,小球在球面最低点时全部转化为系统的动能,

    即 mgR=mv1^2/2+Mv2^2/2 (2)

    联立(1)和(2)

    v1=(2MgR/(M+m))^(1/2)

    3.以M,m为研究对象,整个过程系统在水平方向上的合力为0,水平方向上的

    动量守恒,所以整个过程的水平方向上的平均动量守恒,设整个过程小球和槽的水平方向上的平均速度分别是u1、u2,方向是相反的,所以0=mu1-Mu2 (3)

    设下滑过程的时间为t,对(3)式两边乘以t

    即0=mu1*t-Mu2 *t

    u1*t 是小球在水平方向上的位移s1,u2*t 是槽在水平方向上的位移s2,

    所以0=ms1-Ms2 (4)

    而s1+s2=R (5)

    注意:(5)式是一个与相对运动有关的式子.s1是小球在水平方向上相对地面的位移,s2是槽在水平方向上相对地面的位移,R是小球在水平方向上相对槽的位移.即满足相对运动的位移或者速度公式,S球对槽+S槽对地=S球对地,以向右为正,S球对槽就是R,S槽对地是s2,取负值,

    S球对地是s1,取正值,从而得到(5)式.

    槽在水平方向上的位移s2=mR/(m+M)

相关问题