机械能一根长为L的不可伸长的绳子,一端固定在O点,另一端系一小球
一根长为L的不可伸长的绳子,一端固定在O点,另一端系一小球,将小球拉至与0等高的地方,此时绳子是伸直的,小球由静止释放,在O点的正下方有一颗钉子P。当细线碰到钉子后,小球绕P点作圆周,如图,要使小球在竖直平面内完成圆周运动,OP至少为多长?
设小球后来作圆周运动的半径为r,小球质量为m,则: (1)小球后来能够作圆周运动时,满足在圆周运动最高点时,由重力提供向心力,所以: mv^2/r=mg ===>r=v^2/g (1) (2)根据能量守恒,有小球在圆周运动最高点时的速度v满足 mg(L-2r)=mv^2/2 ===>v^2/g=2(L-2r) (2) 联立(1)(2)式,得到: r=2(L-2r) 故:r=2L/5(此为小球作圆周运动的最大半径) 所以,r≤2L/5 则:OP=L-r≥3L/5