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一质量为m的金属小球用L长的细线拴起,固定在一点O,然后将线拉至水平,在悬点O的正下方某处P钉一光滑钉子,如图6-14所示,为使悬线从水平释放碰钉后小球仍做圆周运动,则OP的最
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一质量为m的金属小球用L长的细线拴起,固定在一点O,然后将线拉至水平,在悬点O的正下方某处P钉一光滑钉子,如图6-14所示,为使悬线从水平释放碰钉后小球仍做圆周运动,则OP的最小距离是多少?(g取 10 m /s 2 )
图6-14
▼优质解答
答案和解析
解析:
要使悬线碰钉后小球做圆周运动,即能使小球到达以P点为圆心的圆周的最高点M,而刚能达到最高点M的条件是:到M点小球所需向心力刚好由自身重力mg提供,此时悬线拉力为零,即有mg=,其中R为以P点为圆心的圆周的半径,vmin为小球到达M点的最小速度,而根据机械能守恒定律,有mg(L-2R)= 联立解得R=,即为小球以P点为圆心的最小半径,所以OP=L-R=为OP间的最小距离. 故OP段的最小距离是.
解析:
要使悬线碰钉后小球做圆周运动,即能使小球到达以P点为圆心的圆周的最高点M,而刚能达到最高点M的条件是:到M点小球所需向心力刚好由自身重力mg提供,此时悬线拉力为零,即有mg=,其中R为以P点为圆心的圆周的半径,vmin为小球到达M点的最小速度,而根据机械能守恒定律,有mg(L-2R)= 联立解得R=,即为小球以P点为圆心的最小半径,所以OP=L-R=为OP间的最小距离. 故OP段的最小距离是.
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