题目内容

16.如图所示,水平转盘上放有质量为m=1kg的物块,当物块到转轴的距离为r=1m时,连接物块和转轴的绳刚好被拉直(绳上张力为零).物体和转盘间最大静摩擦力是其正压力的?=0.5倍.求:
(1)当绳子刚开始有张力时,转盘的角速度ω1
(2)当转盘角速度ω2=2rad/s时,细绳的拉力T1
(3)当转盘角速度ω3=3rad/s时,细绳的拉力T2

分析 (1)根据牛顿第二定律求出绳子恰好有拉力时的角速度,
(2)当角速度大于临界角速度,拉力和摩擦力的合力提供向心力.当角速度小于临界角速度,靠静摩擦力提供向心力,
(3)当角速度大于临界角速度,靠静摩擦力和绳子的拉力提供向心力,根据牛顿第二定律求出细绳的拉力大小.

解答 解:(1)当绳子开始有张力时,物体与转盘之间的静摩擦力恰好达到最大值,即
12r=?mg
ω1=$\sqrt{5}$rad/s
(2)因为ω2<ω1,物体与转盘之间的静摩擦力还未达到最大静摩擦力,绳子还未有张力
所以T1=0
(3)因为ω1<ω3,物体与转盘之间的静摩擦力已达到最大静摩擦力,绳子已有张力,由fm+T2=mω32r知
T2=mω32r-fm=4N
答:(1)当绳子刚开始有张力时,转盘的角速度ω1为$\sqrt{5}rad/s$
(2)当转盘角速度ω2=2rad/s时,细绳的拉力T1为0
(3)当转盘角速度ω3=3rad/s时,细绳的拉力T2为4N

点评 解决本题的关键求出绳子恰好有拉力时的临界角速度,当角速度大于临界角速度,摩擦力不够提供向心力,当角速度小于临界角速度,摩擦力够提供向心力,拉力为0.

练习册系列答案
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