题目内容
如图所示,一半径R=1m的圆盘水平放置,在其边缘 E点固定一小桶(可视为质点)。在圆盘直径 DE 的正上方平行放置一水平滑道 BC ,滑道右端 C点 与圆盘圆心O在同一竖直线上,且竖直高度 h = 1.25 m。AB为一竖直面内的光滑四分之一圆弧轨道,半径r=0.45m,且与水平滑道相切与B点。一质量m=0.2kg的滑块(可视为质点)从A点由静止释放,当滑块经过B点时,圆盘从图示位置以一定的角速度ω绕通过圆心的竖直轴匀速转动,最终物块由C 点水平抛出,恰好落入圆盘边缘的小桶内.已知滑块与滑道 BC间的摩擦因数=0.2。(取g=10m/)求
(1)滑块到达B点时对轨道的压力
(2)水平滑道 BC的长度;
(3)圆盘转动的角速度ω应满足的条件。
见解析
(1)滑块由A点到B由动能定理得:
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解得: ┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅
滑块到达B点时,由牛顿第二定律得
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解得:
由牛顿第三定律得滑块到达B点时对轨道的压力大小为6N,方向竖直向下。┅
(2)滑块离开C后,由
解得: ┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅
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滑块由B点到由C点的过程中由动能定理得
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解得: ┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅
(3) 滑块由B点到由C点,由运动学关系:
解得: ┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅
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圆盘转动的角速度ω应满足条件:
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(n=1 2 3 4┅┅┅┅) ┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅