例12、如图14所示,在光滑水平桌面ABCD中央固定有一边长为0.4m光滑小方柱abcd.长为L=1m的细线,一端拴在a上,另一端拴住一个质量为m=0.5kg的小球.小球的初始位置在ad连线上a的一侧,把细线拉直,并给小球以V0=2m/s的垂直于细线方向的水平速度使它作圆周运动.由于光滑小方柱abcd的存在,使线逐步缠在abcd上.若细线能承受的最大张力为7N(即绳所受的拉力大于或等于7N时绳立即断开),那么从开始运动到细线断裂应经过多长时间?小球从桌面的哪一边飞离桌面?
当绳长为L0时,绳将断裂.据向心力公式得:
T0=mV02/L0
所以L0=0.29m
绕a点转1/4周的时间t1=0.785S;
绕b点转1/4周的时间t2=0.471S;
绳接触c点后,小球做圆周运动的半径为r=0.2m,小于L0=0.29m,所以绳立即断裂.
所以从开始运动到绳断裂经过t=1.256S,小球从桌面的AD边飞离桌面