问题 问答题

天花板下悬挂轻质光滑小圆环P,P可绕着过悬挂点的竖直轴无摩擦地旋转,长为L的轻绳穿过P,两端分别连接质量m1和m2的小球,设两球同时作如图所示的圆锥摆运动,且在任一时刻两球和绳均在同一竖直平面内,试求两小球各自到P点的距离l1和l2

答案

连接两球的绳子拉力相等,两球的角速度相等,

设绳子上拉力为T,对小球m1和m2分别有:

对m1:r1=l1sinφ1           ①

Tsinφ 1=m1ω 2r1            ②

对m2:r2=l2sinφ2           ③

Tsnφ 2=m2ω2r2            ④

联立①②③④得:m1l1=m2l2,由于l1+l2=L

所以:l1=

m2L
m1+m2
l2=
m1L
m1+m2

故两小球各自到P点的距离为:l1=

m2L
m1+m2
l2=
m1L
m1+m2

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