如图所示的结构装置可绕竖直轴转动,假若细绳长L=0.2m,水平杆长L0=0.1m,小球的质量m=0.3kg.求:

如图所示的结构装置可绕竖直轴转动,假若细绳长L=0.2m,水平杆长L0=0.1m,小球的质量m=0.3kg.求:
(1)使绳子与竖直方向夹角45°角,该装置以多大角速度转动才行?
(2)此时绳子的拉力为多大?
lovespp 1年前 已收到1个回答 举报

x5v8 春芽

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解题思路:对小球受力分析,小球靠重力和拉力的合力提供向心力,根据牛顿第二定律求出角速度的大小;根据平行四边形定则求出绳子的张力.

小球绕杆做圆周运动,其轨道平面在水平面内,轨道半径r=L0+Lsin 45°,绳的拉力与重力的合力提供小球做圆周运动的向心力.对小球受力分析如图所示,设绳对小球拉力为F,重力为mg,
对小球利用牛顿第二定律可得:
mgtan 45°=mω2r…①
r=L0+Lsin 45°…②
联立①②两式,将数值代入可得:
ω≈6.44 rad/s
F=[mg/cos45°]=
3


2
2N=4.24 N.
答:(1)该装置转动的角速度为6.44 rad/s; 
(2)此时绳子的张力为4.24 N.

点评:
本题考点: 向心力;牛顿第二定律.

考点点评: 解决本题的关键知道小球做圆周运动向心力的来源,结合牛顿第二定律进行求解.

1年前

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