问题详情:
如图所示,光滑直杆AB长为L,B端固定一根劲度系数为k原长为l0的轻*簧,质量为m的小球套在光滑直杆上并与*簧的上端连接,为过B点的竖直轴,杆与水平面间的夹角始终为θ.
(1)杆保持静止状态,让小球从*簧的原长位置静止释放,求小球释放瞬间的加速度大小a及小球速度最大时*簧的压缩量;
(2)当小球随光滑直杆一起绕OO'轴匀速转动时,*簧伸长量为,求匀速转动的角速度ω;
(3)若θ=30°,移去*簧,当杆绕OO'轴以角速度匀速转动时,小球恰好在杆上某一位置随杆在水平面内匀速转动,求小球离B点的距离L0.
【回答】
(1) ; (2) (3)
【解析】
(1)小球从*簧的原长位置静止释放时,根据牛顿第二定律有:
解得:
小球速度最大时其加速度为零,则有:
解得: ,
(2)设*簧伸长时,球受力如图所示:
水平方向上有:
竖直方向上有:
解得:;
(3)当杆绕轴以角速度匀速转动时,设小球距离B点,
此时有:
解得:.
点睛:本题考查了牛顿第二定律、胡克定律与圆周运动的综合,要明确小球做匀速转动时,靠合力提供向心力,由静止释放时,加速度为零时速度最大.
知识点:向心力
题型:解答题