关于小球在圆轨道上做圆周运动的问题(较复杂,共两问)……

2025-04-15 12:23:40
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回答1:

设轨道尽头最小速度为v1,最低点速度为v2。

机械能守恒(或动能定理)

(1/2)mv2^2=(1/2)mv1^2 + mgR(1+cosθ)      

整理后,最低点速度为

v2=√(v1^2 + 2gR(1+cosθ))                   (1)

最低点速度为v2

重力mg、向心力Fn、轨道支反力N的关系:

N=Fn-mgcosθ=mv1^2/R-mgcosθ
(2)

小球脱离轨道的临界点是轨道支反力 N=0

即mv^2/R-mgcosθ=0

v1=√(gRcosθ)                                           (3)

                                 (a)

分别代入(3)式

v1=√(gR),√(gR√2/2) ,0,0     (b) 

四组值分别代入 (2)是,求最低点速度:

4/8           v2=√((gR)+2gR(1+1))=√(5gR)

3/8   v2=√((gR√2/2+2gR(1+√2/2))=√(gR(3√2/2+2)

2/8   v2=√((gR)+2gR(1+1))=√(=√(0+2gR(1+0))=√(2gR)

1/8   v2=√((gR)+2gR(1-√2/2))=√(gR(2-√2))


回答2:

在知道半径的条件下,可以根据任何一个图,列动能定理。只是重力功要好好的算一下啦。要根据小球升起的高度来算,其实跟你第一步一样。如果实际速度小于最大速度,那么他将做近心运动,也就是平抛或类平抛。