高中物理竞赛题一个半径为 R 的半圆柱体沿水平方向向右做加速度为 a 的匀加速运动

一个半径为 R 的半圆柱体沿水平方向向右做加速度为 a 的匀加速运动。在半圆柱体上搁置一根竖直杆,此杆只能沿竖直方向运动(如图)。当半圆柱体的速度为 v 时,杆与半圆柱体接触点 P 与柱心的连线与竖直方向的夹角为θ,求此时竖直杆运动的速度和加速度。
求加速度的完整过程
答案是写出P相对圆柱的加速度(矢量),然后加a(矢量相加),请高手详解

原物竞党,这是个相对运动的问题,黑白转高妙程稼夫力学难题集萃都有
方法1
直接矢量合成,首先,棒子加速度方向一定是竖直的,不管向上向下,肯定是向下的,看不出来也没关系,以半圆柱为参考系,半圆柱是家加速运动的,又加速度,这时候p点相对半圆柱是圆周运动,有两个加速度,一个是向心加速度,指向圆心,一个是切向加速度,沿着p处切线的,这两个合成然后再跟原著a的加速度合成就是总的加速度,而且一定眼竖直方向,画出图来用几何关系很容易
方法2
有点高阶的,你第一步不是吧速度求出来了,是个关系式,关于θ,把这个式子关于θ求导,直接得出加速度,我都做过这两种方法,答案相同,求导法更简单,不明白的话请追问追问

    可是答案图中a向上了,答案图错了

    按方法二,相对圆柱 a切向=(v^2tanθ)/(Rcosθ^2),a法向=v^2/(Rcosθ^2)。矢量运算 a杆地=a切向+a法向+a柱地。  所以a杆地=a法向*cosθ+a切向*sinθ (标量运算 ) 这样算结果为什么与答案不同?请大神指点

追答

1第一个我弄混了,不一定是向上向下,得根据最后十字讨论,不过结果加个绝对值就行了

2你这还是矢量合成,直接求导

手写哦有点渣见谅。。。注意复合求导就行

温馨提示:内容为网友见解,仅供参考
第1个回答  2013-07-11

追问

为什么a杆地向上,v变小a应向下?这是最大问题

第2个回答  2013-07-11
物理奥赛膜拜大神

...R 的半圆柱体沿水平方向向右做加速度为 a 的匀加速运动
方法1 直接矢量合成,首先,棒子加速度方向一定是竖直的,不管向上向下,肯定是向下的,看不出来也没关系,以半圆柱为参考系,半圆柱是家加速运动的,又加速度,这时候p点相对半圆柱是圆周运动,有两个加速度,一个是向心加速度,指向圆心,一个是切向加速度,沿着p处切线的,这两个合成然后再跟原著...

...以加速度a作匀加速直线运动的半径为R的半圆柱体,半圆柱面上搁着一...
杆子的实际速度是接触点沿切线方向的速度与半圆柱速度的合速度,如图,根据速度的合成,运用平行四边形定则,得v 杆 =vtanθ.故本题答案为:vtanθ.

一个半径为R的半圆柱体沿水平方向向右以速度V 0 匀速运动。在半圆柱体...
V 1 =V 0 。tanθ 设竖直杆运动的速度为V 1 ,方向竖直向上,由于弹力方向沿OP方向,所以V 0 、V 1 在OP方向的投影相等,即有 ,解得V 1 =V 0 。tanθ

一个半径为r的半圆柱体沿水平方向向右以速度V0匀速
杆的速度v1等于其相对于圆柱的速度vr与圆柱的牵连速度v0的和。矢量图如上。v1=v0*tanθ 依据:对于任意坐标轴,合速度投影等于各分速度投影之和。对OP投影 v1cosθ=v0sinθ(因vr⊥op,所以等式右边没有vr项)

一个半径为R的半圆柱体沿水平方向向右以速度v0匀速运动,在半圆柱上搁...
杆相对于半圆柱体来说,是沿着球面运动的,也就是沿半径方向的相对速度为0 所以,二者在沿半径方向的分速度是相等的。

物系相关速度
类型1 由杆或绳约束物系的各点速度:在同一时刻必具有相同的沿杆或绳方向的分速度。类型2 线状相交物系交叉点的速度:相交双方沿对方切向运动分速度的矢量和。类型3 接触物系接触点速度的相关特征是1、一个半径为R的半圆柱体沿水平方向向右以速度V0匀速。当杆与半圆柱体接触点P与柱心的连线与竖直...

高中物理竞赛平衡问题
因为半圆柱是滚动,所以角a和角b的关系式为: a*r=b*R 然后算l1很简单: l1=R*sin(b)l2就比较复杂,我是用2个坐标系来做的,一个是水平坐标系,一个是旋转a角后的坐标系。总之结论为: l2=(R+r)*sin(b)-d*sin(a)所以: (R+r)*sin(b)-d*sin(a)<R*sin(b)化减后为: r*sin(...

高中物理两题!~急求!~能回答一题是一题,共两题啊。。物理厉害的进~
分析:1、考虑半圆柱体刚被拉动时受力平衡:此时它受到地面的摩擦力:f=μG,∴F=f=μG;考虑半圆柱体刚被拉动时力矩平衡:F的力臂为:R-Rsinθ=R(1-sinθ),G的力臂为:asinθ=sinθ4R\/(3π)∴Gasinθ=FR(1-sinθ)=μGR(1-sinθ),即 sinθ4R\/(3π)=μR(1-...

半径为R的光滑半圆柱固定在水平地面上,顶部有一小物块,如图所示,今...
C 试题分析:物体运动到最高点时 ,说明在最高点向心力正好为mg,即在最高点没有支持力,小球此后应该做平抛运动,即答案为C。点评:本题考查了平抛运动和曲线运动的区别与联系。本题中一个很大的陷阱就是要让学生以为会沿着曲线运动,实际上是平抛运动。

求高一物理经典例题
1)中:此时,摩擦力如果不为零,产生的摩擦力会使力矩不平衡而导致圆柱体继续加快旋转,从而带动小车,这时不需要添加水平力来维持小车运动。做匀加速运动时间t1=V\/a,做匀减速运动时间t2=V\/a2,s=t*V平 平均速度相同,所以s1:s2=t1:t2=V\/a:V\/a2 平均速度比V1比V2 时间之比t1;t2 位移之比s1...

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