题目内容

12.如图所示,细绳一端系着质量M=2kg的物体,静止在水平面,另一端通过光滑小孔吊着质量m=0.3kg的物体,M的中点与圆孔距离为0.2m,并知M和水平面的最大静摩擦力为7N,现使此平面绕中心轴转动,问角速度ω在什么范围内m会处于静止状态?g取10m/s2

分析 m的重力小于M的最大静摩擦力,可知平面转动的角速度最小值为零,当角速度最大时,拉力和最大静摩擦力共同提供向心力,结合牛顿第二定律求出角速度的最大值.

解答 解:m处于静止,可知T=mg=3N<fm
可知平面转动的角速度最小值ωmin=0,
当角速度最大时,有:${f}_{m}+T=Mr{{ω}_{max}}^{2}$,
代入数据解得ωmax=5rad/s.
可知角速度的范围为0<ω≤5rad/s.
答:角速度0<ω≤5rad/s范围内m会处于静止状态.

点评 解决本题的关键搞清圆周运动向心力的来源,抓住临界状态,运用牛顿第二定律进行求解.

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