题目内容

如图所示,质量可忽略不计,半径为R的薄圆盘,可绕过圆心O的光滑水平轴,在竖直平面内自由转动.在圆盘边缘的A点和距圆心R/2的B点分别固定质量分别为m1、m2的小物块(可视为质点),已知m1=2m2,且OA与OB垂直,现让圆盘从OA连线为水平位置时开始由静止释放,当OA转到竖直位置时,求此时:

(1)圆盘转动的角速度;

(2)物块m1对圆盘作用力的大小和方向.

答案:
解析:

  (1)设OA转到竖直位置时转盘的角速度ω,选转轴O所在的水平面为零势能面.

  m1、m2的线速度分别为:v1=ωR  v2=ωR/2

  由m1、m2系统机械能守恒有:  

     -m2gm1m2-m1gR

  解得:ω=

  (2)物块m1只受到两个力的作用:重力m1g和圆盘对它的支持力N1

  由其合力提供向心力,有  N1-m1g=m1

  m1的线速度为  v1=ωR=

  解得:圆盘对m1的支持力为  N1=7m1g/3

  根据牛顿第三定律,m1对圆盘的作用力为  

     =-N1=-7m1g/3

  负号表示与N1的方向相反,即竖直向下.


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