(1)在環(huán)被擋住而立即停止時(shí)繩對(duì)小球的拉力大小;
(2)在以后的運(yùn)動(dòng)過(guò)程中,球與墻是否相碰?若不碰說(shuō)明理由,若相碰求出球與墻、地發(fā)生第一次碰撞的時(shí)間間隔。
解:(1)在環(huán)被擋住而立即停止后小球立即以速率v繞A點(diǎn)做圓周運(yùn)動(dòng),根據(jù)牛頓第二定律和圓周運(yùn)動(dòng)的向心力公式有:
F-mg=
解得繩對(duì)小球的拉力大小為:F=2mg。
(2)根據(jù)上面的計(jì)算可知,在環(huán)被A擋住的瞬間繩恰好斷裂,此后小球做平拋運(yùn)動(dòng)。
假設(shè)小球直接落到地面上,則:t1=
設(shè)球平拋運(yùn)動(dòng)到右墻的時(shí)間為t2,則:t2==
因t1>t2,所以小球先與右邊的墻壁碰撞后再落到地面上。
由于球與墻的碰撞為彈性碰撞,由運(yùn)動(dòng)的對(duì)稱性可知,球的運(yùn)動(dòng)可看做繩斷后從h=L處發(fā)生的平拋運(yùn)動(dòng),故:
球與地發(fā)生第一次碰撞所需時(shí)間:t=
球與墻、地發(fā)生第一次碰撞的時(shí)間間隔:
Δt=t-t2=(-1)
本題考查的主要知識(shí)點(diǎn)有:牛頓運(yùn)動(dòng)定律、圓周運(yùn)動(dòng)、平拋運(yùn)動(dòng)、碰撞等相關(guān)知識(shí)。
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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:
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