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问题: 请问这道难题怎么做?

一根轻杆的两端各连着质量皆为m的光滑小球,竖直的靠在竖直墙上,当给轻杆一个轻微的扰动,由①滑动到②所在的位置,且杆于地面成θ角,试问:上下两球的速度各为多少?

解答:

设杆长L(貌似表达式中必须有此量,可题目没给不知为何?),则上球向下移动了L/2(1-sinθ)
上面的球贴墙滑下,速度v1方向竖直向下,可以沿/垂直于杆分解,其中沿杆方向速度v=v1sinθ
下面的球沿水平地面向右运动,速度v2方向水平向右,也可沿/垂直于杆分解,其中沿杆方向速度v=v2cosθ
因为同一杆上速度相等,所以v=v1sinθ=v2cosθ
所以v2/v1=tanθ
又由动能定理:mgL(1-sinθ)/2=mv1^2/2+mv2^2/2-0=m(v1^2+v2^2)/2=mv1^2(1+tan^2θ)/2=mv1^2sec^2θ/2
所以v1^2=gL(1-sinθ)/sec^2θ
v1=cosθ√[gL(1-sinθ)]
v2=v1tanθ=sinθ√[gL(1-sinθ)]

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