如图所示,一根不可伸长的轻绳跨过光滑的水平轴O,两端分别连接质量为m的小球A和质量为4m的物块B,物块B置于O点正下方的水平面上,拉直绳使OA水平,此时OA的长度为L。
(1)小球A由静止释放绕O点转过90°时,求小球的速度大小和物块对地面的压力
(2)若保持A的质量不变,将B换成质量也为m的物块,使绳OA水平,当小球A由静止释放转到O点正下方时,物块B的速度大小为v,求小球A的速度大小和方向(设A与B不会相碰,方向用三角函数表示)。
(1)、mg 方向竖直向下(2)、
(1)对A球,OA转过90°的过程,设小球A在O点正下方时的速度为v0,由机械能守恒得 mgL=
解得 v0= (2分)
A在O点正下方时,设绳对小球A的拉力为T,地面对物块的支持力为NB
对小球A有 T-mg=m
解得 T="3mg " (2分)
绳对物块B的拉力T′=T=3mg
对物块B 解得
NB=mBg-T′=4mg-3mg="mg " (2分)
由牛顿第三定律可知,物块B对地面的压力大小
N′B=NB="mg " 方向竖直向下 (2分)
(2)设小球A在O点正下方时的速度大小为vA,与水平向左方向成θ角斜向下,对小球A和物块B组成的系统,由机械能守恒有
mgL= (3分)
解得 vA= (1分)
小球A在O点正下方时速度的竖直分量 vAy="V " (2分)
速度分解如图所示
速度方向与水平向右夹角θ的正弦值
sinθ= (2分)