在火炮发明并被大规模应用于实战之前,抛石机是中国古代常用的破城重器。某一同学仿照古代抛石机制作一个抛石机模型如图所示,炮架上横置一个可以转动的轴,固定在轴上的长杆起杠杆作用,长杆可绕转轴
O转动,转轴
O到地面的距离为
h=0.5m,发射前长杆
A端着地与地面成30°夹角,
A端半球形凹槽中放置一质量
m=2kg的物体,用手搬动长杆另一端
B至
O点正下方,
B贴近地面且速度
=1m/s,此时长杆受到装置作用迅速停止,
A端物体从最高点水平飞出,
g取10m/
(1)求物体从最高点飞出时的速度
(2)求物体从最高点飞出前对长杆凹槽在竖直方向上的压力。
(3)若改变长杆转动的速度,使物体在最高点恰好与凹槽间无相互作用力,求物体落地点离转轴
O的水平距离。