如图，在半径为r的轴上悬挂一个质量为M的水桶p，轴上分布着6根手柄，柄端有6个质量为m的金属小球。球离轴心的距...

习题库
关注：2.46W次

问题详情：

如图，在半径为r的轴上悬挂一个质量为M的水桶p，轴上分布着6根手柄，柄端有6个质量为m的金属小球。球离轴心的距离为l，轮轴、绳及手柄的质量以及摩擦均不计。开始时水桶p在离地面某高度处，释放后水桶p带动整个装置转动，当转动n周后，水桶恰好到达地面并停在地面不跳起，而绳继续释放。当绳释放完后，由于惯*，继续转动着的轮轴再次把绳绕在筒上，从而又把重物从地面提升起来。求：

（1）转动n周后水桶p的速率v；

（2）重物提升起的最大高度h。

【回答】

解：（1）设水桶p着地时的速度为v，小球转动的线速度为vˊ，

①

根据机械能守恒定律，有 ②

由①②得，

③ （6分）

（2）水桶p着地后，由于惯*，轮轴继续转动，先把绳子放松，以后再次把绳绕在筒上，从而又把重物从地面提升起来。在这过程中，6个小球的动能全部转化为水桶p的重力势能。

④

由①①④得，

（6分）