机械能守恒求速度,设零势面过C点
mgh=mv^2/2
小球达c点时速度 v=√(2gh)=√(2grcosα)
小球达c点时角速度 ω=v/r=√(2grcosα)/r
*原题中Ft是小球的切向力,(1)式是小球的运动微分方程,但它是非线性微分方程,非专业人员是解不出来的。也求不出速度和加速度的。
(2)式如图
向心力Fn是轨道支持力FN与小球重力的径向分量mgcosα 的合力,即
Fn=FN-mgcosα
则轨道支持力
FN=Fn+mgcosα= mv^2/r+mgcosα=m(2grcosα)/r+mgcosα=3mgcosα
*原题中(2)式最右边那项我也看不懂。
(1)v为(切向)线速度,Ft中的t表示“切向”的意思(记得正切函数tan不?切线!)。dv/dt为切向加速度,其贡献来源于重力在v方向上的分量mgsinα,因为此时分量与速度相反,或者不难看出dv/dt<0,所以mgsinα与mdv/dt符号相反。
(2)v2/R是法向加速度(但在此方向上的线速度为0),其贡献来源于向心力Fn=FN-mgcosα=mv2/R。为什么会有法向加速度?是由于轨道的限制作用,轨道提供的支持力FN与法向加速度在同一方向上,这个方向的受力就等于支持力减去重力的分量(因为重力的分量与法向加速度方向相反),法向加速度和切线加速的向量和促使小球在每一个点都沿着切线的方向运动,即圆周运动。原式是写错了,通过量纲分析不难看出多写了个m。
好像是向心力吧