如图所示,在光滑的圆锥顶端,用长为L=2m的细绳悬一质量为m=1kg的小球,圆锥顶角为2θ=74°.求:

如图所示,在光滑的圆锥顶端,用长为L=2m的细绳悬一质量为m=1kg的小球,圆锥顶角为2θ=74°.求:
(1)当小球ω=1rad/s的角速度随圆锥体做匀速圆周运动时,细绳上的拉力.
(2)当小球以ω=5rad/s的角速度随圆锥体做匀速圆周运动时,细绳上的拉力.
lzz6866 1年前 已收到1个回答 举报

sosmouse 幼苗

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(1)小球刚要离开锥面时的速度,此时支持力为零,根据牛顿第二定律得:
mgtanθ= mω 0 2 Lsinθ
解得:ω 0 =2.5rad/s,
当ω=1rad/s<2.5rad/s时,小球没有离开斜面,
根据牛顿第二定律得:
Tsinθ-Ncosθ=mω 2 Lsinθ
Tcosθ+Nsinθ=mg
带入数据得:

3
5 T-
4
5 N=
6
5

4
5 T+
3
5 N=10
解得:T=8.72N
(2)当ω=5rad/s>2.5rad/s时,小球离开锥面,设细线与竖直方向夹角为β
T 1 sinβ=mω 2 Lsinβ
解得:T 1 =mω 2 L=1×25×2=50N
答:(1)当小球ω=1rad/s的角速度随圆锥体做匀速圆周运动时,细绳上的拉力为8.72N.
(2)当小球以ω=5rad/s的角速度随圆锥体做匀速圆周运动时,细绳上的拉力为50N.

1年前

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