如图所示,一根长为L=3m的均匀细杆,可绕左端的水平轴O自由转动,杆最初处于水平位置,在杆中点处放有一

2025-04-23 21:18:26
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回答1:

(1)如图,物体与杆能再次接触的临界状态,

根据几何关系可得:h=

L2?(
L
2
)
2
3
2
L
小物体自由下落的过程中使用动能定理有:mgh=△Ek=Ek2 
即小物体的最大动能  Ek2=0.2×10×
3
2
3
J=3J   
(2)若在杆转过
π
3
角范围内接触,最长时间为
t=
2h
g
=
3
10
s    
 角速度ω1
θ1
t
=1.9
rad/s 
即杆的杆速度满足:
0<ω1≤1.9rad/s                 
若时间t内杆转过角度>π弧度也能再次接触小物体,根据几何关系此时转过的最大角度为θ2
3
角速度至少为
ω2
θ2
t
=(
π
3
+2π)
10
3
rad/s=13.4rad/s

即满足ω2>13.4rad/s
答:(1)再次接触时小物体所能获得的最大动能为3J.
(2)杆转动角速度ω的取值范围为:0<ω1≤1.9rad/s  或ω2>13.4rad/s