所谓“水流星”表演时,就是用绳系着装有水的小桶,在竖直平面内做圆周运动,而水不洒落.如果在表演“水流星”节目时,栓杯子的绳长为L,其最大承受力是杯子和杯内水的重量的8倍-物理

题目简介

所谓“水流星”表演时,就是用绳系着装有水的小桶,在竖直平面内做圆周运动,而水不洒落.如果在表演“水流星”节目时,栓杯子的绳长为L,其最大承受力是杯子和杯内水的重量的8倍-物理

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所谓“水流星”表演时,就是用绳系着装有水的小桶,在竖直平面内做圆周运动,而水不洒落.如果在表演“水流星”节目时,栓杯子的绳长为L,其最大承受力是杯子和杯内水的重量的8倍,要使绳子不断裂,节目表演成功,杯子通过最高点时速度的取值范围为多少?
题型:问答题难度:中档来源:不详

答案

杯子在最低点时,进行受力分析如图

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设杯子在最低点时的瞬时速度为v2,杯子和杯内的水的总质量为m
T-mg=
mv2
L
 
T=mg+
mv2
L

又0≤T≤8mg     ②
∴由①②式可以解得class="stub"1
2
mv2≤class="stub"7
2
mgL
     ③
在杯子的整个运动过程中,只有重力做功(绳子的拉力的方向始终与运动的方向垂直,所以不做功,空气阻力忽略不计),机械能守恒.
设杯子在最高点时的瞬时速度为u
class="stub"1
2
mu2+2mgL=class="stub"1
2
mv2
    ④
由③④式可以解得u≤
3gL

又要使杯子和杯内的水能在竖直平面内做完整的圆周运动,在最高点时,必须满足至少杯子和杯内的水的重力全部用来提供向心力.
mg≤
mu2
L

u≥
gL
综上所述
gL
≤u≤
3gL

答:杯子通过最高点时速度的取值范围为
gL
≤u≤
3gL

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