18. 游乐场中有一种叫做“快乐飞机”的游乐项目,其简化模型如图所示,长为
L的旋臂一端连接竖直中央轴,另一端连接模型飞机,模型飞机在旋臂带动下可绕中央轴转动并可以上下升降。开始时模型飞机和乘客静止在图中
a位置,旋臂与竖直向下方向的夹角为
,一段时间后模型飞机和乘客到达图中
b位置高度处,并以角速度
绕中央轴在水平面内做匀速圆周运动,此时旋臂与竖直向上方向的夹角也为
,已知模型飞机和乘客的总质量为
,重力加速度为
,摩擦阻力忽略不计,求:
(1)模型飞机和乘客在
b点的线速度大小;
(2)模型飞机和乘客在图中
b位置高度处做水平匀速圆周运动时,旋臂对模型飞机和乘客的作用力
的大小;
(3)从开始运动到模型飞机和乘客在图中
b位置高度处做水平匀速圆周运动过程中,旋臂对模型飞机和乘客做的功
。