某游乐场中有一种叫“空中飞椅”的游乐设施,其基本装置是将绳子上端固定在转盘的边缘上,绳子下端连接座椅,人坐在座椅上随转盘

某游乐场中有一种叫“空中飞椅”的游乐设施,其基本装置是将绳子上端固定在转盘的边缘上,绳子下端连接座椅,人坐在座椅上随转盘旋转而在空中飞旋.若将人和座椅看成是一个质点,则可简化为如图所示的物理模型.其中P为处于水平面内的转盘,可绕竖直转轴OO′转动,设绳长l=10m,质点的质量m=60kg,转盘静止时质点与转轴之间的距离dd=4m.转盘逐渐加速转动,经过一段时间后质点与转盘一起做匀速圆周运动,此时绳与竖直方向的夹角θ=37°.(不计空气阻力及绳重,绳子不可伸长,sin37°=0.6,cos37°=0.8,g=10m/s2)求:
(1)质点与转盘一起做匀速圆周运动时转盘的角速度及绳子的拉力;
(2)转盘在上述匀速转动过程中,一位游客手中的苹果突然脱落,苹果第一次落地点与竖直转OO′轴的水平距离.已知苹果脱落时离地面的高度h=5m.
嗡嘛呢呗咪哞 1年前 已收到1个回答 举报

yuky2000cn 幼苗

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(1)如图所示,根据几何关系可得:D=d+lsinθ=4m+10sin37°m=10m
对质点受力分析可得:
mgtanθ=mω2D
联立代入数据得:ω=

gtanθ
D=

10tan37°
10=

3
2rad/s
绳中的拉力:T=[mg/cosθ]=[600/0.8]=750N
(2)苹果突然脱落后沿圆周的切线方向平抛运动,设苹果从抛出至落地的水平距离为x,苹果下落的时间为t.
则:x=vt
h=[1/2gt2
又v=ωD,
联立得x=ωD

2h
g]=

3
2×10×

2×5
10=5

1年前

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