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绳长 0.8 米、最大拉力 64 牛:绳断时的速度
在光滑水平桌面上,质量为 1 千克的小球用一根长 0.8 米的绳系着做匀速圆周运动,绳能承受的最大拉力为 64 牛。求绳恰好被拉断时小球的速度。
直接答案
绳断时速度 7.1554 米/秒
分步解答
- T = mv²/r → v = √(Tr/m) = √(64×0.8/1) = 7.1554绳的拉力提供向心力,达到最大拉力时绳断
为什么这样做
绳的拉力就是向心力 T = mv²/r,所以半径越大所需的拉力越小;球越重或绳越结实,拉断时的速度也随之改变。
常见错误
- 以为绳越长越容易断、拉断时的速度越大,其实相同拉力下半径越大所需速度反而越小。
- 把向心力写成 mv²r,把半径乘上去而不是除以半径。
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