問題詳情:
小明同學站在水平地面上,手握不可伸長的輕繩一端,繩的另一端繫有質量爲m=0.3kg的小球,甩動手腕,使球在豎直平面內做圓周運動.當球在某次運動到最低點時,繩恰好達到所能承受的最大拉力F而斷掉,球飛行水平距離s後恰好無碰撞地落在臨近的一傾角爲α=53°的光滑斜面上並沿斜面下滑,已知斜面頂端與平臺的高度差h=0.8 m.繩長r=0.3m(g取10 m/s2,sin 53°=0.8,cos 53°=0.6)求:
(1)繩斷時小球的速度大小v1和小球在圓周最低點與平臺邊緣的水平距離s是多少.
(2)繩能承受的最大拉力F的大小.
【回答】
(1)3m/s,1.2m (2)12N
【解析】(1)由題意可知:小球落到斜面上並沿斜面下滑,說明此時小球速度方向與斜面平行,否則小球會*起,所以有
vy=v0 tan53°
又vy2=2gh,代入數據得:
vy=4m/s,v0=3m/s
故繩斷時球的小球做平拋運動的水平速度爲3m/s;
由
vy=gt1
得:
則
s=v0 t1=3×0.4m=1.2m
(2)由牛頓第二定律:
解得:
F=12N
知識點:拋體運動的規律
題型:計算題