Question

如圖所示，輕且不可伸長的細繩懸掛質量為0．5kg的小圓球，圓球又套在可沿水平方向移動的框架槽內，框架槽沿鉛直方向，質量為0．2kg．自細繩靜止于鉛直位置開始，框架在水平力F=20N恒力作用下移至圖中位置，此時細繩與豎直方向夾角30°．繩長0．2m，不計一切摩擦．
求：（1）此過程中重力對小圓球做功為多少？
（2）外力F做功為多大？
（3）小圓球在此位置的瞬時速度大小是多少．（取g=10m/s²）

Answer 1

（1）（2）2J（3）

（1）小球重力所做功為

（2）外力F做功        
（3）將小球和框架槽看作一個系統，則系統動能定理：
其中為小球的質量和小球此時的速度，為框架槽的質量和此時的速度．
由運動的分解得：          
代入上述方程：：