CalcElf › 竖直圆轨道 R = 0.8 米:恰好通过最高点
竖直圆轨道 R = 0.8 米:恰好通过最高点
小球在内壁光滑的竖直圆轨道上运动,轨道半径 R = 0.8 米(g 取 10 米/秒²)。小球恰好能通过最高点,求它在最高点的速度和在最低点的速度。
直接答案
最高点速度 2.8284 米/秒,最低点速度 ≈ 6.3246 米/秒
分步解答
- mg = mv顶²/r → v顶 = √(gr) = √(10×0.8) = 2.8284恰好通过最高点:重力刚好提供全部向心力(绳/轨道弹力为 0)
- ½mv底² = ½mv顶² + mg·2r → v底 = √(5gr) = 6.3246最低点到最高点高度差为 2r,机械能守恒
为什么这样做
恰好通过的条件是最高点弹力为零,只有重力提供向心力,mg = mv顶²/R。小球从最高点滑到最低点下降的高度是 2R,速度平方增加 4gR。
常见错误
- 把 gR 算成 R 的平方,根号里写成 0.64 而不是 8。
- 忘了最低点的速度一定大于最高点的速度。
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