15.（16分）如图所示，鼓形轮的半径为R，可绕固定的光滑水平轴O转动.在轮上沿相互垂直的直径方向固定四根直杆，杆上分别固定有质量为m的小球，球与O的距离均为
.在轮上绕有长绳，绳上悬挂着质量为M的重物.重物由静止下落，带动鼓形轮转动.重物落地后鼓形轮匀速转动，转动的角速度为
.绳与轮之间无相对滑动，忽略鼓形轮、直杆和长绳的质量，不计空气阻力，重力加速度为g.求：
（1）重物落地后，小球线速度的大小v；
（2）重物落地后一小球转到水平位置A，此时该球受到杆的作用力的大小F；
（3）重物下落的高度h.
正确答案
（1）线速度
得
（2）向心力 
设F与水平方向的夹角为
，则
；
解得
（3）落地时，重物的速度
，由机械能守恒得
解得
（1）线速度
得
（2）向心力
设F与水平方向的夹角为，则；
解得
（3）落地时，重物的速度，由机械能守恒得
解得
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