问题
问答题
如图所示,O为一水平轴.细绳上端固定于O轴,下端系一质量m=1.0kg的小球,原来处于静止状态,摆球与平台的B点接触,但对平台无压力,摆长为l=0.60m.平台高BD=0.80m.一个质量为M=2.0kg的小球沿平台自左向右运动到B处与摆球发生正碰,碰后摆球在绳的约束下做圆周运动,经最高点A时,绳上的拉力T恰好等于摆球的重力,而M落在水平地面的C点,DC=1.2m.求:质量为M的小球与摆球碰撞前的速度大小.
答案
以摆球m为研究对象,在最高点时,对球受力分析,受重力mg和拉力T,由牛顿第二定律得:
mg+T=mv 2A l
因T=mg
则:2mg=mv 2A l
得:vA=2gl
在摆球由最低点到最高点的过程中,根据机械能守恒定律得:
mg?2l+
m1 2
=v 2A
m1 2 v 2B
解得:vB=
=
+4glv 2A
=6m/s.6gl
对于小球M:碰撞后M做平抛运动,则有:
竖直方向:h=
gt21 2
水平方向:v=x t
代入解得,碰撞后M的速度大小为:v=3m/s
两球碰撞过程中,合外力为零,根据动量守恒定律得:
Mv0=Mv+mvB
代入解得,v0=6m/s
答:质量为M的小球与摆球碰撞前的速度大小为6m/s.