Question

如图所示，轻线一端系一质量为m的小球，另一端穿过光滑小孔套在正下方的图钉A上，此时小球在光滑的水平平台上做半径为a、角速度为ω的匀速圆周运动，现拔掉图钉A让小球飞出，此后细绳又被A正上方距A高为h的图钉B套住，达稳定后，小球又在平台上做匀速圆周运动。求：
(1)图钉A拔掉前，轻线对小球的拉力大小为多少？
(2)从拔掉图钉A到被图钉B套住前小球做什么运动？所用的时间为多少？
(3)小球最后做圆周运动的角速度。

Answer 1

解：(1)图钉A拔掉前，轻线的拉力大小为F_T=mω²a
(2)小球沿切线方向飞出做匀速直线运动
直到线环被图钉B套住，小球速度为v=ωa，匀速运动的位移（如图）

则时间
(3)v可分解为切向速度v₁和法向速度v₂，绳被拉紧后v₂=0，小球以速度v₁做匀速圆周运动，半径r=a+h
由v₁=，得