如图,细绳一端系着质量M=0.6kg的物体,静止在水平面,另一端通过光滑小孔吊着质量m=0.3kg的物体,M的中点与圆孔

如图,细绳一端系着质量M=0.6kg的物体,静止在水平面,另一端通过光滑小孔吊着质量m=0.3kg的物体,M的中点与圆孔距离为0.2m,并知M和水平面的最大静摩擦力为2N,现使此平面绕中心轴线转动,问角速度ω在什么范围m会处于静止状态?(g取10m/s2
耶稣的祈祷 1年前 已收到2个回答 举报

beeracc 幼苗

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解题思路:当角速度最小时,由于细绳的拉力作用,M有向圆心运动趋势,静摩擦力方向和指向圆心方向相反,并且达到最大值,由最大静摩擦力与细绳拉力的合力提供M的向心力.当角速度最大时,M有离开圆心趋势,静摩擦力方向指向圆心方向,并且达到最大值,由最大静摩擦力与细绳拉力的合力提供M的向心力.根据牛顿第二定律求解角速度及其范围.

设物体M和水平面保持相对静止.
当ω具有最小值时,M有向圆心运动趋势,故水平面对M的静摩擦力方向和指向圆心方向相反,且等于最大静摩擦力2N.
根据牛顿第二定律隔离M有:
T-fm=Mω12r⇒0.3×10-2=0.6ω12×0.2
解得ω1=2.9rad/s
当ω具有最大值时,M有离开圆心趋势,水平面对M摩擦力方向指向圆心,大小也为2N.
再隔离M有:
T+fm=Mω22r⇒0.3×10+2=0.6ω22×0.2
解得ω=6.5rad/s
所以ω范围是:2.9rad/s≤ω≤6.5rad/s
答:角速度ω在2.9rad/s≤ω≤6.5rad/s范围m会处于静止状态.

点评:
本题考点: 牛顿第二定律;静摩擦力和最大静摩擦力;向心力.

考点点评: 本题考查应用牛顿定律处理临界问题的能力.当物体将滑动时,静摩擦力达到最大值.

1年前

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君怡随风 幼苗

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取g=10m/s^2
对M,“拉力”和“最大摩擦力”的合力提供“向心力”。对m,“拉力”等于“重力”。
由mg±Fm=Mrω^2得
mg+Fm=Mrω1^2或mg-Fm=Mrω2^2
代入:3+2=0.6×0.2ω1^2或3-2=0.6×0.2ω2^2
解得:ω1=√(125/3)rad/s或ω2=√(25/3)rad/s
ω的范围:ω2≤ω≤ω1

1年前

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