(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?(
)2
L 2
L
3
2
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
J=3J
3
(2)若在杆转过
角范围内接触,最长时间为π 3
t=
=
2h g
s
3 10
角速度ω1=
=1.9rad/s θ1 t
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=
角速度至少为7π 3
ω2=
=(θ2 t
+2π)π 3
rad/s=13.4rad/s
10 3
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