CalcElf › 竖直圆轨道 R = 1.6 米:过顶速度与最低点速度
竖直圆轨道 R = 1.6 米:过顶速度与最低点速度
小球在内壁光滑的竖直圆轨道上运动,轨道半径 R = 1.6 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 4 米/秒,最低点速度 ≈ 8.9443 米/秒
分步解答
- mg = mv顶²/r → v顶 = √(gr) = √(10×1.6) = 4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) = 8.9443最低点到最高点高度差为 2r,机械能守恒
为什么这样做
恰好通过最高点时只有重力提供向心力,最高点速度 v顶 = √(gR);从最高点到最低点下降了 2R,机械能守恒使球在最低点速度更大。
常见错误
- 把最高点与最低点的速度写反(最低点的速度一定更大)。
- 忽略机械能守恒,认为最高点和最低点速度相同。
相关题目
vertical-throw projectile-motion vertical-loop-r0-9-just-pass