长为l的轻绳一端系于固定点o,另一端系质量为m的小球,将小球从o点正下方1/4l处,以一定初速度水平向右抛出后,经一定时间绳被拉直以后,小球将以o为支点在竖直平面内摆动,已知绳刚被拉直时,绳与竖直线成60度角 求(1)小球水平抛出时间的初速度v0 (2)在绳拉紧的瞬间,支点o受到的冲量i的大小 (3)小球摆到最低点时,绳所受到的拉力t 此解中,默认g=10. (1)由几何关系:1/2*g*t^2=1/4l v0t=√3/2*l(运动学公式) 联立,解之得:v0=√(15l). (2)由动量定理:i=fδt=δp=mδv. 由绳两端的张力相等,有绳对小球作用力f1=绳对o点作用力f2. ∴支点o受到的冲量i=f1t=f2t=小球受到的冲量i2=小球动量变化量δp. δp=√2mek-0 绳拉直时ek=1/2m(v0)^2+1/4mgl(动能定理) 联立,代入(1)中数据,解之得:i=2m√(5l). (3)ek=1/2mv^2=0+1/2mgl(动能定理) (此处受力分析略)mv^2/l=t-mg(牛二律) 联立,解之得:t=2mg.
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