问题: 物理题
一根轻质细杆,两端各自连接A,B两个小球,已知A球的质量m=1kg,B球的质量M>m。轻杆可绕水平轴O无摩擦地转动,O为轻杆的中点,最初杆处于水平状态,释放后轻杆转到竖直位置时,轻杆对小球A刚好没有作用力,求
1)B球的质量 2)竖直位置时杆对B球的作用力
解答:
刚好对A没有作用力,则A做圆周运动的向心力完全由A的重力提供,设杆长2L
mAg=mAv^2/L(1)
根据能量关系,两球重力势能的变化量要等于系统动能的增量
(或者说根据动能定理,两球重力做的功等于系统动能的增量)
(-mAgL+mBgL)=1/2(mA+mB)v^2(2)
竖直位置时B受到的杆的拉力和重力的合力提供向心力
F-mBg=mBv^2/L(3)
由(1)得v^2=gL
代入(1)可得mB=3mA=3kg
代入(2)可得F=2mBg=60N
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