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为什么球摆动机械能守恒

发布时间:2025-05-07 17:09:32

机械能守恒

分析:因为小球在摆动过程中,是在最低点处时绳子拉力最大,在最高处拉力最小。
从所给的右图中可知,绳子最大拉力是F大=2牛,最小拉力是F小=0.5牛
设小球质量是m,绳子长度为L,在最低点时速度是V
则在最低点有F大-mg=m*V^2 / L----方程1
在最高点有F小-mg*cosθ=0----方程2(将重力正交分解在平行绳子方向和垂直绳子方向)
且由机械能守恒得m*V^2 / 2=mgL(1-cosθ)----方程3
由方程1和3得F大-mg=2mg(1-cosθ)
即mg=F大 /(3-2*cosθ)
由方程2得mg=F小 / cosθ
所以F大 /(3-2*cosθ)=F小 / cosθ
得cosθ=3*F小 /(F大+2*F小)=3*0.5 /(2+2*0.5)=0.5
所以最大偏角是θ=60度

㈡ 一个小车固定一根杆子,杆子的顶部栓一个绳 绳的另一端固定一个小球,小球从水平释放,小球机械能是否守恒

小球的机械能不守恒,因为当球往下摆的过程中,小车也会运动(这时整体机械能守恒,动量守恒),这时小球会参与两个运动,一是下摆,二是随小车一起运动,而这时绳对小球的拉力不是始终垂直于小球的实际运动方向(合运动方向),所以小球在运动过程中机械能不守恒.

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