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如图所示、现在所需的是求最高点A点速度趋近于0时、且小球处于重力场、小球在光滑内壁做圆周运动一圈所需的时间:
设:小球初速度V。→0 可视作V。=0 ;小球半径为r;B点速度为Vb;不同时刻与圆心的连线与竖直线所成的夹角a
解:
∵V。=0 由动能守恒定理:v²/2m=mg(r-rcosa)→v²=2rg(1-cosa)①
由向心力公式:ma=mv²/r → a=v²/r 联立①得→a=2g(1-cosa)②
又速度定义△V/△t=a 由数学表达式可知 V对时间的一阶导数为a 所以V为a的一阶原函数 得V=2g(1-cosa)t
等式两边平方得→v²=4g²(1-cosa)²t² ③
①=③ → 4g²(1-cosa)²t²=2rg(1-cosa)→ 2g(1-cosa)t²=r④ 当a=180°时小球运动到B点此时t=T/2
将a=180°与t=T/2带入④得T=√(r/g)