曲线运动半圆相切有过切点的法线和切线两种。
题目:
在半圆形轨道上,小球从A点开始运动,运动方向与半圆切线方向垂直。已知半圆的半径为R,小球的质量为m,初速度为v0。求小球能够到达的最远位置。
分析:
小球在半圆轨道上做曲线运动,受到重力和半圆的弹力作用。由于初速度与半圆切线方向垂直,因此小球做离心运动,运动轨迹为半圆弧的切线。在运动过程中,小球受到重力的作用,导致速度不断减小,最终在最高点时速度为零。
解题:
根据动能定理,小球在运动过程中只有重力和支持力做功,因此有:
Wg + WN = 0
其中Wg表示重力做功,方向向下;WN表示支持力做功,方向向上。由于小球在最高点时速度为零,因此有:
Wg = - mv²/R
又因为小球在最高点的速度为v₀cosθ(θ为初速度与切线的夹角),因此有:
mv₀²cos²θ / R = - mgRcosθ
解得:v₀cosθ = √(gR)
因此小球能够到达的最远位置为B点,此时小球的速度为v₀cosθ = √(gR)。
答案:小球能够到达的最远位置为B点,此时小球的速度为√(gR)。
这个例题可以帮助你理解曲线运动中半圆相切的情况,并运用动能定理进行解题。希望对你有所帮助!