在水平长直的轨道上,有一长度为L的平板车在外力控制下始终保持速度v0做匀速直线运动.某时刻将一质量为m的小滑块轻放到车面的中点,滑块与车面间的动摩擦因数为μ.
(1)证明:若滑块最终停在小车上,滑块和车摩擦产生的内能与动摩擦因数μ无关,是一个定值.
(2)已知滑块与车面间动摩擦因数μ=0.2,滑块质量m=1kg,车长L=2m,车速v0=4m/s,取g=10m/s2,当滑块放到车面中点的同时对该滑块施加一个与车运动方向相同的恒力F,要保证滑块不能从车的左端掉下,恒力F大小应该满足什么条件?
(3)在(2)的情况下,力F取最小值,要保证滑块不从车上掉下,力F的作用时间应该在什么范围内?
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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,一个水平放置的圆桶绕轴匀速转动,转动角速度
="2.5" rad/s,桶壁上P处有一圆孔,桶璧很薄,桶的半径R=2m。当圆孔运动到桶的上方时,在圆孔的正上方h=3.2m处有一个小球由静止开始下落,已知圆孔的半径略大于小球的半径。试通过计算判断小球是否和圆桶碰撞(不考虑空气阻力,g=10
)
如图所示,内半径为R的光滑圆轨道竖直放置,长度比2R稍小的轻质杆两端各固定一个可视为质点的小球A和B,把轻杆水平放入圆形轨道内,若mA=2m、mB=m,重力加速度为g,现由静止释放两球使其沿圆轨道内壁滑动,当轻杆到达竖直位置时,求:A、B两球的速度大小;
A球对轨道的压力;
某球形天体的密度为ρ0,引力常量为G.证明对环绕密度相同的球形天体表面运行的卫星,运动周期与天体的大小无关.(球的体积公式为
,其中R为球半径)
若球形天体的半径为R,自转的角速度为
,表面周围空间充满厚度
(小于同步卫星距天体表面的高度)、密度ρ=
的均匀介质,试求同步卫星距天体表面的高度.
如图所示,xoy为竖直平面内的一个直角坐标系,y为竖直方向,OA为竖直平面内的光滑抛物线轨道,其方程为:(式中x、y的单位均是国际单位m),将一个质量为m的光滑小环穿在此轨道上,从O点由静止状态沿着此轨道下滑,P是抛物线轨道上的一点,已知O和P两点连线与竖直方向的夹角为45°,求小环通过P点时的速度大小和方向.(重力加速度g=10m/s2)