物体恰好能运动到轨道顶端,不是速度为零,而是刚好重力提供向心力,而轨道的压力为零。因此可以先计算出轨道顶端时的速度v3:mg=mv3^2/r,
第一问可以根据机械能守恒:mgh=2mgr+(mv3^2)/2,联立上两式解出高度h=5r/2;
第二问根据牛顿第二定律:N1-mg=mv1^2/r,而(mv1^2)/2=mgh,联立解得N1=6mg;
第三问同样分析,此时的向心力完全由轨道压力提供,因此:N2=mv2^2/r,而mgh=mgr+(mv2^2)/2,因此N2=3mg;
第四问根据物体在最高点脱离轨道做平抛运动可知,落地的位置距离轨道顶端的水平距离为s=v3*t=2r,其中时间t可根据高度为2r的自由落体来确定。落地的速度即为v1=sqrt(5gr),这个可根据全过程的机械能守恒来直接得到结果。
恰好运动到轨道顶端,不是速度为零。而是轨道压力为零,重力提供向心力。mg=mv^2/r,v=sqrt(gr),这是在最高点的速度
不是速度为零。因为有重力,所以重力提供加速度,因此速度不会为零,是v=根号下gr
mgh+mgr=2mgr
h=r
2.F1-mg=mv1²/r
mg(h+r)=mv1²/2
F1=5mg
3.F=mv2²/r
mgh=mv2²/r
F2=F²+mg²=√5mg
4.v=√2gr