解:
(1)a到达最低点时:
b距地面高度为0.5R
va与杆夹角30°,vb与杆的延长线夹角30°
速度投影定理:vacos30°=vbcos30°
∴va=vb,记为v
a在最高点时:
a距地面高度为2R,b距地面高度为1.5R
对a、b、杆系统用机械能守恒定律:
2mgR+3mgR=0.5mva²+mvb²+mgR
1.5v²=4gR,解得v=2/3(6gR)^0.5
(2)对b球用动能定理:
mvb²-0=2mg(1.5R-0.5R)+W杆
W杆=mv²-2mgR=2/3mgR
可以把a,b看作是一个整体,在a在最低点的时候,有几何学知:
b里最低点的垂直距离h
h=R*sin30
有能量守恒定定律得
2mgR+2mg(2R-2h)=1/2(m+2m)V^2
可解V
杆对b做的功等于重力对b做的功减去b的动能
W=2mg(2R-2h)-1/2*2mgV^2