如图所示,用两条绳子系住一个质量m=0.1kg的小球,上面绳长l=2m,两条绳子都拉直时与转轴夹角分别为30°与45°,问(1)小球的角速度在什么范围内,两条绳
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如图所示,用两条绳子系住一个质量m=0.1kg的小球,上面绳长l=2m,两条绳子都拉直时与转轴夹角分别为30°与45°,问 (1)小球的角速度在什么范围内,两条绳子可以始终拉紧? (2)当角速度为3 rad/s时,上、下两条绳子的拉力分别是多大? |
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答案
解:(1) 设BC恰好拉直时(F2=0 ),角速度为ω1 , 则有F1cos30 °=mg F1sin 30 °=m ω12/sin30 °, 解得ω1=2.4rad/s. 当ω大到一定程度时,AC仍然拉直,但F1已为0,设此时的角速度为ω2, 则有F2 cos 45 °=mg F2sin45 °=m ω22/sin 30 °, 得ω2=3.16rad/s. 所以要使两绳始终拉紧,必须满足2.4rad/s ≤ω≤3.16 rad/s. (2) 当ω=3rad/s 时,F1 ,F2 同时存在, 所以 F1sin30 °+F2sin45 °=m ω2 Lsin 30 ° F1cos 30 °+F2cos 45 °=mg, 解得F1=0.27 N F2 =1.09 N |
举一反三
如图所示,已知绳长L=20cm,水平杆长L"=0.1m,小球质量m=0.3kg,整个装置可以绕竖直转轴转动,问: (1)要使绳子与竖直方向成45°角,该装置必须以多大的角速度转动才行? (2)此时绳子的拉力为多大? |
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如图所示,光滑圆管轨道的AB部分平直,BC部分是处于竖直平面内半径为R的半圆,圆管截面半径r<R,有一个质量为m,半径比r略小的光滑小球以水平初速度v0射入圆管. (1)若要小球能从C端出来,初速度v0需多大? (2)在小球从C端出来的瞬间,其对管壁压力有哪几种典型情况,初速度v0各应满足什么条件? |
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一辆汽车匀速通过半径为R 的圆弧形路面,关于汽车的受力情况,下列说法正确的是 |
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A.汽车对路面的压力不变,总是等于汽车所受重力 B.汽车对路面的压力大小不断发生变化,总是小于汽车所受重力 C.汽车的牵引力不发生变化 D.汽车的牵引力逐渐变小 |
有一种叫做“魔盘”的娱乐设施,如图所示.当“魔盘”转动得很慢时,盘上的人都可以随“魔盘”一起转动而不至于被甩开,当“魔盘”的转速增大时,盘上的人逐渐向边缘滑去,离转动中心越远的人,这种滑动的趋势就越厉害,设“魔盘”转速为6 r/min ,一个质量为30 kg 的小孩坐在距离轴心1m 处( 盘的半径大1m) 随“魔盘”一起转动(没有滑动),问: (1)小孩受到的向心力是由什么提供的?这个向心力是多少? (2)假设人与“魔盘”间的动摩擦因数μ=0.2,要使离轴心1m处的小孩不发生滑动,求最大角速度.(取人与于滑动摩擦力,g=9.8 N/kg) |
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杂技演员表演“水流星”时,使装有水的瓶子在竖直平面内做半径为0.9m的圆周运动.若瓶内装有100g 水,瓶子的质量为400g ,当瓶子运动到最高点时,瓶口向下,要使水不流出来,瓶子的速度至少为____m/s ,此时水的向心力为___N ,绳子受到的拉力为___N. (取g=10 m/s2 ) |
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