问题 计算题

如图所示,滑块质量为m,与水平地面间的动摩擦因数为0.1,它以的初速度由A点开始向B点滑行,AB=5R,并滑上光滑的半径为R的四分之一圆弧BC,在C点正上方有一旋转平台,沿平台直径方向开有两个离轴心距离相等的小孔P、Q,旋转时两孔均能达到C点的正上方。 求:

(1)滑块运动到B点做圆周运动时,对轨道的压力为多大?

(2)若滑块滑过C点后通过P孔,又恰能从Q孔落下,滑块通过P孔时的速度为,则平台转动的角速度ω应满足什么条件?

答案

解:(1)设滑块至B点时速度为vB,对滑块由A点到B点由运动学公式

运动到B点做圆周运动,由牛顿第二定律有:

由牛顿第三定律得,物体对轨道的压力:

联立①②③三式解得

(2)滑块穿过P孔后做竖直上抛运动再回到平台的时间:

转盘转动的时间:(n=0、1、2、3……)⑤

当物体从Q孔落下时有:

联立④⑤⑥三式解得(n=0、1、2、3……)

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