Question

中用長(zhǎng)度等于球的直徑的細(xì)繩將球掛在車(chē)廂的光滑側(cè)壁上，如圖所示，車(chē)廂在平直軌道上向左行駛，當(dāng)車(chē)廂以g/4的加速度向左加速行駛時(shí)，車(chē)廂側(cè)壁受到的壓力設(shè)為F（F未知）。求：

(1)當(dāng)車(chē)廂側(cè)受到的壓力等于4F時(shí)，說(shuō)明車(chē)向左運(yùn)動(dòng)的情況是怎樣的？

(2)當(dāng)車(chē)廂以g/2加速度向左加速行駛時(shí)，細(xì)繩的拉力等于球重的多少倍？

Answer 1

（1）車(chē)廂向左做勻減速運(yùn)動(dòng)，加速度的大小為        

（2）

   

解析:

（1）在車(chē)廂側(cè)壁上，受力如圖所示，側(cè)壁對(duì)球的支持力F_N＝F，設(shè)球的質(zhì)量為m，車(chē)廂以g/4的加速度向左加速運(yùn)動(dòng)時(shí)，有

F₁cosa ＝mg①

F₁sina －F_N＝mg/4②

其中sina ＝1/3。

可以解得F_N＝。

當(dāng)側(cè)壁壓力等于4F時(shí)，細(xì)繩的拉力F₁不變

F₁sina －4F_N＝ma③

解得加速度 a＝－，車(chē)廂向左做勻減速運(yùn)動(dòng)，加速度的大小為。

（2）若車(chē)廂以g/2的加速度向左加速行駛時(shí)，球?qū)㈦x開(kāi)側(cè)壁，有

F′cosθ=mg和F′sinθ=mg/2

解得tanθ＝1/2細(xì)繩拉力F′＝.