小球P用長L=1m的細繩系著,在水平面內繞O點做勻速圓周運動,其角速度ω=2rad/s.另一質量m=1kg的小球放在高出水平面h=0.8m的光滑水平槽上,槽與繩平行,槽口A點在O點正上方,當小球Q受到水平恒力F作用時,兩個小球同時開始運動,Q運動到A時,力F自然取消.(g取10m/s
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![](http://hiphotos.baidu.com/zhidao/pic/item/adaf2edda3cc7cd984b96c5b3a01213fb90e919f.jpg)
(1)恒力F的表達式為何時,兩小球可能相碰?(用m、L、ω、h、g表示);
(2)在滿足(1)條件的前提下,求Q運動到槽口的最短時間和相應的Q在槽上滑行的距離.
(1)為了保證兩球相碰,球Q從A點飛出水平射程為L,設飛出時的速度為v,則:
由牛頓第二定律:F=ma
球的速度:v=at
從A點飛出后做平拋運動:
L=vt′h=
gt′
2要使兩球相碰應有:
+t=(
+k)
解以上各式得:F=
(k=0,1,2…)
(2)由(1)知k=0時t最短,t
min=0.1s
同時得:F
min=25N
所以球Q在槽上滑行的距離為:
x=
t
min2=
×
×0.1
2=0.125m
答:(1)恒力F的表達式為F=
(k=0,1,2…),兩小球可能相碰;
(2)在滿足(1)條件的前提下,Q運動到槽口的最短時間0.1s,相應的Q在槽上滑行的距離為0.125m.