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諸位朋友你們好,歡迎來到十點課堂,跟勇哥學化學,明天距離中考第62天,我們分享的主題是:曲線運動中豎直平面內的圓周運動。
物體在水平面上做勻速圓周運動,相對比較簡單,由于速率的大小仍然保持不變,方向不斷在改變,
我們須要把勻速圓周運動的周期、角速率、線速率和加速度,這種化學量進行理解,以及了解她們之間的換算關系就可以了。
豎直平面圓周運動
物體在豎直面內做圓周運動,速率的大小會發生改變,做變速圓周運動,要比在水平面內的勻速圓周運動復雜一些,
所以我們掏出這堂課來,講一下豎直平面內的圓周運動。
如我們筆記當中所畫下來的,質量為m的小球,用細繩拉著,在豎直平面內做圓周運動,
小球要想做圓周運動,達到最低點A的時侯,必須具備一定的速率,
若果沒有速率,它還會做自由落體運動圓周運動,直接掉出來了,
所以在豎直平面內要想完整地做圓周運動,小球在最低點一定具備一個速率,
這個速率是多大了?
我們進行剖析可得:重力提供向心力,mg=mv2/R,解得A點的速率v=根號gR。
小球正好通過最低點A時的臨界條件,速率v=根號下gR,這個知識點,相信朋友們都早已十分熟悉了。
解得最低點的速率v,這么我們可以使用動能定律,求出最高點B點的速率,
按照動能定律,W合=ΔEk,可以得到:
mg2R=?mvB2-?mvA2
解得B點的速率,vB=根號下5mg,
再由牛頓第二定理,就可以求出小球在B點所遭到的繩子拉力,
T-mg=mvB2/R
解得拉力T=6mg
不僅動能定律和牛頓第二定理的使用之外圓周運動,在豎直平面內的圓周運動,我們還要非常剖析一下細繩和輕桿這兩種情況。
細繩和輕桿模型
假如用細繩聯接小球,細繩只能形成拉力,不能提供支持力,
所以當小球達到最低點的時侯,它只能形成向上的拉力作用,
當小球的速率v<根號gR時,小球就不能否通過最低點;
當速率v正好等于根號gR時,小球恰才能通過最低點,繩子的拉力T=0;
當小球的速率v>根號gR時,小球就一定就能通過最低點,但是就會形成一個向上的拉力,拉力加重力來提供向心力,T+mg=mv2/R。
輕桿與細繩不同,它既才能形成拉力,也才能提供支持力,
所以當小球達到最低點時,
速率0<v<根號gR時,小球也還能通過最低點,
這時輕桿會對小球有一個向下的支持力,依據牛頓第二定理可以得到:
mg-N=mv2/R,
假如小球在最低點的速率v=根號下gR,小球一定就能通過最低點,
這時輕桿既沒有支持力,也沒有拉力,只有小球的重力來提供向心力。
當小球的速率v>根號下gR時,小球才能通過最低點,輕桿會形成向上的拉力,
由牛頓第二定理可以得到:
mg+F=mv2/R,
這是輕桿的剖析,它既才能提供支持力,也才能提供拉力;
細繩只還能提供拉力,不能否提供支持力,這三者的分辨要理解。