问题
计算题
如图所示,水平路面CD的左侧有一固定的平台,平台上表面AB长s=3 m。光滑半圆轨道AFE竖直固定在平台上,半圆轨道半径R=0.4 m,最低点与平台AB相切于A。板长L1=2 m,上表面与平台等高。小物块放在板的最右端,并随板一起向平台运动。当板的左端距离平台L=2 m时,板与物块向左运动的速度v0=8 m/s。当板与平台的竖直墙壁碰撞后,板立即停止运动,物块在板上滑动。已知板与路面的动摩擦因数μ1=0.05,物块与板上表面及轨道AB的动摩擦因数μ2=0.1,物块质量m=1 kg,取g=10 m/s2。求:
(1)求物块进入半圆轨道时对轨道上A点的压力;
(2)判断物块能否到达半圆轨道的最高点E。如果能,求物块离开E后在平台上的落点到A的距离;如果不能,则说明理由。
答案
解:(1)物块随板运动撞击平台时的速度v1满足:
物块到A点时速度为v2满足:
由牛顿第二定律得:
解得:FN=140N
故物块对轨道压力大小为140 N,方向竖直向下
(2)设物块能通过半圆轨道的最高点,且在最高点处的速度为v3,则有:
解得:v3=6m/s
而要使物块能通过半圆轨道的最高点,则v3要大于等于,而
故能通过最高点,做平抛运动,有x=v3t
及
解得:x=2.4 m