第三周作业答案

发布 2022-07-04 22:50:28 阅读 8969

2-22 如题2-22图所示,一物体质量为2kg,以初速度=3m·s-1从斜面点处下滑,它与斜面的摩擦力为8n,到达点后压缩弹簧20cm后停止,然后又被弹回,求弹簧的劲度系数和物体最后能回到的高度.

题2-22图。

解: 取物体、弹簧、地球为研究对象,物体压缩弹簧至最短处的位置为重力势能零点,弹簧原长处为弹性势能零点。则由功能原理,有。

式中,,再代入有关数据,解得。

再次运用功能原理,求木块弹回的高度。

代入有关数据,得 ,则木块弹回高度。

2-23 质量为的大木块具有半径为的四分之一弧形槽,如题2-23图所示.质量为的小立方体从曲面的顶端滑下,大木块放在光滑水平面上,二者都作无摩擦的运动,而且都从静止开始,求小木块脱离大木块时的速度.

题2-23图。

解: 从上下滑的过程中,机械能守恒,以,,地球为系统,以最低点为重力势能零点,则有。

又下滑过程,动量守恒,以、为系统,则在脱离瞬间,水平方向有。

联立以上两式,得。

3-7 一质量为的质点位于()处,速度为, 质点受到一个沿负方向的力的作用,求相对于坐标原点的角动量以及作用于质点上的力的力矩.

解: 由题知,质点的位矢为。

作用在质点上的力为。

所以,质点对原点的角动量为。

作用在质点上的力的力矩为。

3-10 平板**开一小孔,质量为的小球用细线系住,细线穿过小孔后挂一质量为的重物.小球作匀速圆周运动,当半径为时重物达到平衡.今在的下方再挂一质量为的物体,如题3-10图.试问这时小球作匀速圆周运动的角速度和半径为多少?

题3-10图。

解: 在只挂重物时,小球作圆周运动的向心力为,即。

挂上后,则有。

重力对圆心的力矩为零,故小球对圆心的角动量守恒.

即。联立①、②得。

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