过山车是游乐场中常见的设施。图是一种过山车的简易模型,它由水平轨道和在竖直平面内的三个圆形轨道组成,、、分别是三个圆形轨道的最低点,、间距与、间距相等,半径、。一个质量为g的小球(视为质点),从轨道的左侧A点以的初速度沿轨道向右运动,、间距。小球与水平轨道间的动摩擦因数,圆形轨道是光滑的。假设水平轨道足够长,圆形轨道间不相互重叠。重力加速度取,计算结果保留小数点后一位数字。试求
(1)小球在经过第一个圆形轨道的最高点时,轨道对小球作用力的大小;
(2)如果小球恰能通过第二个圆形轨道,、间距应是多少;
(3)在满足(2)的条件下,如果要使小球不脱离轨道,在第三个圆形轨道的设计中,半径应满足的条件;小球最终停留点与起点的距离。
如图所示,半径为R的圆板做匀速运动,当半径OB转到某一方向时,在圆板中心正上方h处以平行于OB方向水平抛出一球,小球抛出时的速度及圆盘转动的角速度为多少时,小球与圆盘只碰撞一次,且落点为B。
如图所示,某圆筒绕中心轴线沿顺时针方向做匀速圆周运动,筒壁上有两个位于同一圆平面内的小孔A、B,A、B与轴的垂直连线之间的夹角为θ,一质点(质量不计)在某时刻沿A孔所在直径方向匀速射入圆筒,恰从B孔穿出,若质点匀速运动的速度为v,圆筒半径为R.则,圆筒转动的角速度为____________。
如图所示,质量为m的小球由光滑斜轨道自由下滑后,接着又在一个与斜轨道相连的竖直的光华圆环内侧运动,阻力不计,求
⑴小球至少应从多高的地方滑下,才能达到圆环顶端而不离开圆环
⑵小球到达圆环底端时,作用于环底的压力
如图所示,游乐列车由许多节车厢组成。列车全长为L,圆形轨道半径为R,(R远大于一节车厢的高度h和长度l,但L>2πR)。已知列车的车轮是卡在导轨上的光滑槽中只能使列车沿着圆周运动而不能脱轨。试问:列车在水平轨道上应具有多大初速度V0,才能使列车通过圆形轨道?
一内壁光滑的环形细圆管,位于竖直平面内,环的半径为R(比细管的半径大得多).在圆管中有两个直径与细管内径相同的小球(可视为质点).A球的质量为m1,B球的质量为m2.它们沿环形圆管顺时针运动,经过最低点时的速度都为v0.设A球运动到最低点时,B球恰好运动到最高点,若要此时两球作用于圆管的合力为零,那么m1、m2、R与v0应满足的关系式是______.