如图所示,在匀速转动的圆盘上,沿直径方向上放置以细线相连的A、B两个小物块.A的质量为m A =2kg,离轴心r 1 =

如图所示,在匀速转动的圆盘上,沿直径方向上放置以细线相连的A、B两个小物块.A的质量为m A =2kg,离轴心r 1 =20cm,B的质量为m B =1kg,离轴心r 2 =10cm,A、B与盘面间相互作用的摩擦力最大值为其重力的0.5倍,试求:
(1)当圆盘转动的角速度ω 0 为多少时,细线上开始出现张力?
(2)欲使A、B与盘面间不发生相对滑动,则圆盘转动的最大角速度为多大?(g=10m/s 2
张缙仪 1年前 已收到1个回答 举报

462855 幼苗

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(1)ω较小时,A、B均由静摩擦力充当向心力,ω增大,F=mω 2 r可知,它们受到的静摩擦力也增大,而r 1 >r 2 ,所以A受到的静摩擦力先达到最大值.ω再增大,AB间绳子开始受到拉力.
由F fm =m A
ω 20 r 0 ,得:ω 0 =

F fmA
m A r A =

0.5×10
0.2 =5rad/s
(2)ω达到ω 0 后,ω再增加,B增大的向心力靠增加拉力及摩擦力共同来提供,A增大的向心力靠增加拉力来提供,由于A增大的向心力超过B增加的向心力,ω再增加,B所受摩擦力逐渐减小,直到为零,如ω再增加,B所受的摩擦力就反向,直到达最大静摩擦力.如ω再增加,就不能维持匀速圆周运动了,A、B就在圆盘上滑动起来.设此时角速度为ω 1 ,绳中张力为F T
对A、B受力分析:
对A有 F fmA +F T =m A
ω 21 r A
对B有 F T -F fmB =m B
ω 21 r B
联立解得:ω 1 =

F fm1 + F fm2
m 1 r 1 - m 2 r 2 =

0.5×(2+1)×10
2×0.2-1×0.1 =5
2 rad/s=7.07rad/s
答:(1)当圆盘转动的角速度ω 0 为5rad/s时,细线上开始出现张力.
(2)欲使A、B与盘面间不发生相对滑动,则圆盘转动的最大角速度为7.07rad/s.

1年前

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