问题 问答题

如图所示,在一根不可伸长的细线上系一个质量为m的小球,当把小球拉到使细线与水平面成θ=30°角时,轻轻释放小球.不计空气阻力,求小球落到悬点正下方的B点时对细线的拉力.

答案

如图所示,当小球下落到C点,细绳偏下与水平成θ角,细绳张紧,小球速度

v=

2g•2lsinθ
=
2gl

v垂直于细绳方向的分量

v1=vcosθ=

3
2
2gl

从C到B,机械能守恒,设到B点时的速度为vB

1
2
m
v2B
=
1
2
m
v21
+mg(l-lsinθ)

F=

m
v2B
l
=
m
v21
l
+2mg(1-sinθ)=
m
l
(
3
2
2gl
)2+2mg(1-sinθ)=
5
2
mg.

在B点应用牛顿第二定律

T-mg=

m
v2B
l

解得

T=mg+

m
v2B
l
=mg+
5
2
mg=
7
2
mg

即小球落到悬点正下方的B点时对细线的拉力为

7
2
mg.

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