关于牛顿第二定律的生活应用问题求解

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小球若要实现向心加速运动,必须依赖车辆启动加速,这样小球才能向后方及上方摆动。然而,小球始终维持着30°的角度,因此车辆在尾部进行的是匀速直线加速,唯有如此,才能实现平衡。这是因为绳索必须持续提供向心力,以确保小球维持这一角度。

若车辆减速进行匀速直线行驶,则其受到的合外力为零,那么(重力与牵引力)又如何能够产生所需的向心力呢?

逆向思考,若车辆正进行着加速度持续上升的直线运动,此时作用在车辆上的合外力便不再是维持30度夹角的那个合外力了,因此小球将会开始旋转。

将拉力拆解成垂直向上的分量以及向左水平方向的分量(当然,您可以选择其他方式来分解,但这样分解对于解题过程更为有利)。

竖直向上的力和重力是一对平衡力。

水平向左的力构成了拉力的一个组成部分。这种力所引起的水平向左的加速度,恰好与车辆水平向左的加速度相等。只有在这种条件下开yun体育app入口登录开元ky888棋牌官方版,车辆与球体之间才能保持相对静止,并持续维持30°的角度。

依据前述分析,我们可知小球的质量标识为m,地球表面的重力加速度记作g,同时我们假设绳索对球的拉力为T。

那么水平方向受到的力是 ma=T*sin30°

那么竖直方向受到的力是 mg=T*cos30°

将这两个方程式相互结合,得出ma除以sin30度等于mg除以cos30度,从而推导出加速度a等于重力加速度g乘以tan30度。

车辆在水平面上的加速度,自然等同于小球在水平面上的加速度开yun体育官网入口登录app,即a。

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