Một bán cầu có khối lượng M đặt trên mặt phẳng nằm ngang. Một vật nhỏ có khối lượng m bắt đầu trượt không ma sát, không vận tốc đầu từ đỉnh bán cầu. Gọi \(\alpha_0\) là góc hợp giữa bán kính nối vật với tâm bán cầu với phương thẳng đứng khi vật bắt đầu rời khỏi bán cầu (Hình 1). Bán cầu được giữ cố định. Khi \(\alpha<\alpha_0\) tìm biểu thức xácđịnh áp lực của bán cầu lên mặt phẳng ngang
Hãy suy nghĩ và trả lời câu hỏi trước khi xem đáp án
Lời giải:
Báo sai+ Áp dụng định luật bảo toàn cơ năng cho vị trí A và B ta có:
\( {{\rm{W}}_A} = {{\rm{W}}_B} \Leftrightarrow mgR = mgR\cos \alpha + \frac{1}{2}m{v^2} \to v = \sqrt {2gR(1 - \cos \alpha )} \)
+ Áp dung ĐL II Newton:
\( \overrightarrow P + \overrightarrow N = m\overrightarrow a \) (1)
+ Chiếu (1) lên phương OB: \(Pcos\alpha -N=ma_{ht}\)
+ Áp dụng phương trình hướng tâm ta có:
\(\begin{array}{l} m{a_{ht}} = P\cos \alpha - N \Leftrightarrow m\frac{{{v^2}}}{R} = mg\cos \alpha - N \Leftrightarrow 2mg(1 - \cos \alpha ) = mg\cos \alpha - N\\ \to N = mg(3\cos \alpha - 2) \end{array}\)