Question

【題目】風洞是研究空氣動力學的實驗設備。如圖，將剛性桿水平固定在風洞內距地面高度H=3.2m處，桿上套一質量m=3kg，可沿桿滑動的小球。將小球所受的風力調節為F=15N，方向水平向左。小球以初速度v0=8m/s向右離開桿端，假設小球所受風力不變，取g=10m/s2。求：

（1）小球落地所需時間和離開桿端的水平距離；

（2）小球落地時的動能。

（3）小球離開桿端后經過多少時間動能為78J？

Answer 1

【答案】（1）4.8 m （2）120 J （3）0.24 s

【解析】（1）小球在豎直方向做自由落體運動，運動時間為

小球在水平方向做勻減速運動，加速度

水平位移

（2）由動能定理

（3）小球離開桿后經過時間t的水平位移

由動能定理

以和m/s代入得125t2-80t+12=0

解得t1=0.4s，t2=0.24s。