Question

一長=0.80m的輕繩一端固定在O點，另一端連接一質量=0.40kg的小球，懸點O距離水平地面的高度H = 1.60m．開始時小球處于A點，此時輕繩拉直處于水平方向上，如圖所示．讓小球從靜止釋放，當小球運動到B點時，速度大小v_B=2.0 m/s，輕繩碰到懸點O正下方一個固定的釘子P時立刻斷裂．不計輕繩斷裂的能量損失，取重力加速度g=10m/s²．

（1）繩斷裂后球從點拋出并落在水平地面的C點，求C點與點之間的距離；

（2）若輕繩所能承受的最大拉力F_m = 12.0N．欲使輕繩斷裂，釘子P與O點的距離d應滿足什么條件？

   

 

Answer 1

【答案】

（1） m（2）d >0.60m

【解析】（1）小球從點做平拋運動，設C點與點之間的水平距離為x

                                        …………………（2分）

                                   …………………（2分）

解得  =0.80m                                  …………………（1分）

C點與點之間的距離          …………………（1分）

解得   m                               …………………（1分）

（2）若輕繩碰到釘子時，輕繩拉力恰好達到最大值Fm，由牛頓定律得

                                …………………（2分）

由幾何關系得                            …………………（1分）

由以上兩式解得   d = 0.60m                        …………………（1分）

因此釘子P與點的距離d應滿足條件d >0.60m．    …………………（1分）