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问题: 运动学.

在大风的情况下,一小球自A点竖直上抛,其运动轨迹如图所示.(小球的运动可看作竖直方向的竖直上抛运动和水平方向的初速度为零的匀加速直线运动的合运动),小球运动轨迹上A,B两点在同一水平直线上,M点为轨迹的最高点,若风力的大小恒定,方向水平向右,小球抛出时的动能为4J,在M点时它的动能为2J,不计其他阻力,求:1.小球水平位移S1、S2的比值
2.小球所受风力与重力的比值
3.小球落回B点时的动能E。

解答:

解:(1)设物体从A到M时间为t,由竖直方向运动对称性知从M到B时间也为t。
设风力为F,重力mg,物体在M速度为VM,水平加速度为a。
s1=0.5att
s2=VMt+0.5att
VM=at
故s1/s2=1/3

(2)设物体在A速度为VA,物体质量为m
4J=0.5mVAVA 故mVA=根号项2m*4J=mgt
同理2J=0.5mVMVM 故mVM=根号项2m*2J=Ft
故F/mg=2/1

(3)设物体在B动能为Ek,水平分速度为VBx,竖直分速度为VBy.
由竖直方向运动对称性知0.5mVByVBy=4J
0.5mVBxVBx=F(s1+s2)
s1/s2=1/3
Fs1=2J
故Ek=0.5m(VByVBy+VBxVBx)=12J