问题
问答题
如图所示,一根内壁光滑的直角三角形玻璃管子处于竖直平面内,倾斜角为θ=370,让两个小球分别从顶点A由静止开始出发,一个球沿AC滑下,到达C所用的时间为t1,另一个球竖直自由下落经过B到达C,所用的时间为t2,在转弯的B处有个极小的光滑圆弧,可确保小球转弯时无机械能损失,且转弯时间可以忽略不计.
问:
(1)通过计算论证,t1:t2的值;
(2)如果在AB中点处和BC中点处架设如图的同样的光滑细玻璃管,让小球从A静止开始运动,依次通过D、E、F后到达C点,用时t3,定性说明t3和t1、t2的大小关系.
答案
(1)设三边分别为3a、4a、5a,由AC滑下有a=gsinθ=0.6g.
由
at12=5a得1 2
t1=
=510a 0.6g 2a 3g
沿ABC滑下AB段有
g1 2
=3a得t 221
t21=6a g
v=gt21=6ga
沿水平BC段有vt21=4a,得t22=4a 6ga
t2=t21+t22=52a 3g
故可知t1:t2=1:1两球同时释放,同时到达C点.
(2)若球沿ADEF到C,则可知小球在竖直管中运动的时间是相同的,而沿DE运动时小球的速度比在BC中运动要小,故在水平管中运动时间延长沿ABC管的时间比沿ADEFC的时间要短一些,故t3>t2=t1.
答:
(1)t1:t2=1:1.
(2)t3>t2=t1.