3. A cube of side 2a and mass M is sliding on a frictionless surface with uniform velocity v₀, as shown in the right Fig. a. It hits a small obstacle at the end of the table, which causes the cube to tilt as in Fig. b. Find the minimum value of v₀ such that the cube will fall off the table (g is the gravitational acceleration constant on earth).


(A)
(B)
(C)
(D)
(E)

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詳解 (共 1 筆)

#7427253
所以撞擊的瞬間是處於角動量守恆
支點的力矩為0
方塊的質心在中心
距離底部的高度是a
撞擊前對底部的角動量為Mvoa
撞擊後方塊繞支點轉動
6a45c8728edcc.jpg
然後我們要求方塊繞角落的轉動慣量
方塊的邊長是2a
所以如果要求轉動慣量
6a45c8c95d18d.jpg
質心到右下角支點的距離
6a45c8e701559.jpg
然後我們用平行軸定理來求
6a45c8ff63c1e.jpg
所以由角動量守恆
6a45c96f12aa7.jpg
6a45c9894e27d.jpg
注意這裡不能用平移動能,因為撞擊不是彈性碰撞
會損失一部分能量
然後我們要算翻倒的最低條件
方塊要翻倒,質心至少要跑到支點最上方
一開始的質心高度是a
翻上去後的質心高度是a根號2
然後算質心高度和位能
6a45ca37a5bc2.jpg
然後令撞擊後轉動動能會等於位能增加
6a45caa20fdea.jpg
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