图甲所示为一根竖直悬挂的不可伸长的细绳,下端拴一小物块A,上端固定在C点且与一能测量绳的拉力传感器相连.已知有一质量为m0的子弹B沿水平方向以速度v0射入A内(未穿透),接着两者一起绕C点在竖直平面内做圆周运动,在各种阻力都忽略的条件下测力传感器测得绳的拉力
F随时间t的变化关系如图乙所示.已知子弹射入的时间极短,且图乙中
t=0为A、B开始以相同速度运动的时刻,根据力学规律和题中(包括图)提供的信息,试求A的质量?
在最低点有:Fm-(m0+mA)g=(m0+mA)
①v2 l
在最高点,绳子拉力为零,有(m0+mA)g=(m0+mA)
②v′2 l
从最高点到最低点,根据动能定律得,(m0+mA)g•2l=
(m0+mA)v2-1 2
(m0+mA)v′2 ③1 2
子弹射入A内的过程动量守恒,根据动量守恒定律得,m0v0=(m0+mA)v ④
联立①②③④解得mA=
-m0Fm 6g
故A的质量为
-m0Fm 6g