问题
计算题
表演“水流星”节目,如图所示,拴杯子的绳子长为,绳子能够承受的最大拉力是杯子和杯内水重力的8倍.要使绳子不断,节目获得成功,重力加速度为g,求:
小题1:杯子通过最高点时速度的最小值为多大?
小题2:通过最低点时速度的最大值为多大?
答案
小题1:;
小题2:
本题考查曲线运动
小题1:当杯子通过最高点时,节目获得成功,则杯子的重力完全充当向心力,绳子对杯子的弹力为零.设此时最小速度为,则有
,解得
即杯子通过最高点时速度的最小值为
小题2:当杯子通过最低点时,绳子除要提供向心力之外,还要克服杯子及水自身的重力,即绳子的拉力包括重力及向心力
;要使节目获得成功,杯子的重力
及向心力
应不大于绳子的最大拉力
,
设杯子通过最低点时速度时最速度为,则有
,解得
通过最低点时速度的最大值为