如图所示,ACB为光滑弧形槽,弧形槽半径为R,R?.AB.甲球从弧形槽的球心处自由落下,乙球从A点由静止释放(不计空气阻力).问:(1)两球第1次到达C点的时间之比;(2)若在圆弧的最

首页 > 考试 > 物理 > 高中物理 > 单摆的周期/2022-11-22 / 加入收藏 / 阅读 [打印]

◎ 题目

如图所示,ACB为光滑弧形槽,弧形槽半径为R,R?
.
AB
.甲球从弧形槽的球心处自由落下,乙球从A点由静止释放(不计空气阻力).问:
(1)两球第1次到达C点的时间之比;
(2)若在圆弧的最低点C的正上方h处由静止释放小球甲,让其自由下落,同时乙球从圆弧左侧由静止释放,欲使甲、乙两球在圆弧最低点C处相遇,则甲球下落的高度h是多少?

◎ 答案

(1)甲球做自由落体运动R=
1
2
g
t21

所以:t1=

2R
g

乙球沿圆弧做简谐运动(由于B→C?R,可认为摆角θ<5°).此振动与一个摆长为R的单摆振动模型相同,故此等效摆长为R,因此乙球第1次到达C处的时间为:
t2=
1
4
T=
1
4
×2π

R
g
,所以t1:t2=
2

2
π

(2)甲球从离弧形槽最低点h高处开始自由下落,到达C点的时间为t=

2h
g

由于乙球运动的周期性,所以乙球到达C点的时间为
t=
T
4
+n
T
2
=
2n+1
2
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