物理题(机械能守恒)
长为3L的轻质杆,两端各固定一个质量为M的小球,在距一端L处用钉子钉一个小孔O,杆可绕O无摩擦自由转动。今把杆拉至水平位置后无初速度释放,求杆在竖直位置对钉子的压力。...
长为3L的轻质杆,两端各固定一个质量为M的小球,在距一端L处用钉子钉一个小孔O,杆可绕O无摩擦自由转动。今把杆拉至水平位置后无初速度释放,求杆在竖直位置对钉子的压力。
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当杆在竖直位置时,一个小球下降了2L的高度,一个小球上升了L高度。所以总的势能减少了MgL。
减少的这部分势能大概是转化成了两个小球的动能了。因为小孔距一端是L另一端2L,所以其中一个小球速度是另一个小球的两倍,设他们的速度是v和2v。
由机械能守恒得知:减少的势能=增加的动能。即MgL=1/2(Mv^2 + 4Mv^2).
所以Mv^2 = 2MgL/5.
杆在竖直位置时对钉子的压力 = 上面一段杆子的压力F+下面一段杆子的压力f
而F=上面小球的重力-转动产生的离心力=Mg - 4Mv^2/L=-3Mg/5
f=下面小球的重力+转动产生的离心力=Mg + Mv^2/2L=1.2Mg
所以对钉子的总压力 = -3Mg/5+1.2Mg=0.6Mg 方向向下
减少的这部分势能大概是转化成了两个小球的动能了。因为小孔距一端是L另一端2L,所以其中一个小球速度是另一个小球的两倍,设他们的速度是v和2v。
由机械能守恒得知:减少的势能=增加的动能。即MgL=1/2(Mv^2 + 4Mv^2).
所以Mv^2 = 2MgL/5.
杆在竖直位置时对钉子的压力 = 上面一段杆子的压力F+下面一段杆子的压力f
而F=上面小球的重力-转动产生的离心力=Mg - 4Mv^2/L=-3Mg/5
f=下面小球的重力+转动产生的离心力=Mg + Mv^2/2L=1.2Mg
所以对钉子的总压力 = -3Mg/5+1.2Mg=0.6Mg 方向向下
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