问题
计算题
如图所示,质量为m的小球,由长为l的细线系住,细线的另一端固定在A点,AB是A的竖直线,E为AB上的一点,且AE=l/2,过E作水平线EF,在EF上钉铁钉D。现将小球悬线拉至水平,然后由静止释放,若小球能绕钉子在竖直面内做完整的圆周运动。(不计线与钉子碰撞时的能量损失)求:
(1)若DE=x= l/2,则线能提供的最大拉力是多少?
(2)D点距E点的最短距离是多少?
答案
解:(1)若DE=x=l/2
则
在最低点
由最初位置到最低点,根据机械能守恒定律
联立解得
(2)设点D'点,小球刚能绕钉做圆周运动到达圆的最高点,设ED'=x'
在最高点
由最初位置到最高点,根据机械能守恒定律
联立解得