如图所示,水平转盘上放有一个质量为m的小物体,小物体离转动轴的距离为r,转轴与小物体间用一根刚好伸直的细线相连,小物体和

如图所示,水平转盘上放有一个质量为m的小物体,小物体离转动轴的距离为r,转轴与小物体间用一根刚好伸直的细线相连,小物体和转盘间的最大静摩擦力等于重力的µ 倍,细线所能承受的最大拉力为3µmg.求:
(1)当转盘角速度为ω 1
μg
2r
时,细线的拉力为多大?
(2)若小物体始终相对转盘静止,转盘转动的最大角速度是多少?
zbin168 1年前 已收到1个回答 举报

mewakun 花朵

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解题思路:(1)当向心力大于最大静摩擦力时,才会拉紧绳子,先求解只由静摩擦力提供向心力时的临界角速度,判断绳子是否有张力;
(2)绳子的最大拉力和最大静摩擦力的合力提供向心力,根据牛顿第二定律列式求解最大角速度.

(1)当物体只由静摩擦力提供向心力时,最大的向心力为μmg,此时
μmg≥mω2r
解得:ω≤

μg
r
当角速度ω1=

μg
2r时,由于ω1

μg
r,所以细绳拉力F1=0.
(2)当拉力达到最大时,转盘有最大角速度ωmax
F2+Fm=mω2r
即:3μmg+μmg=m
ω2maxr
解得:ωmax=

4μg
r=2

μg
r
答:(1)当转盘角速度为ω 1=

μg
2r时,细线的拉力为零;
(2)若小物体始终相对转盘静止,转盘转动的最大角速度是2

点评:
本题考点: 向心力;线速度、角速度和周期、转速.

考点点评: 本题关键是找到向心力来源,注意当最大静摩擦力不足提供向心力时,绳子才被拉长,发生微小形变,产生弹力.

1年前

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