题目内容
(12分)如图所示,一个光滑圆筒直立于水平桌面上,圆筒的直径为L,一条长也为L的细绳一端固定在圆筒中心轴线上的O点,另一端拴一质量为m的小球.当小球以速率v绕中心轴线OO′在水平面内做匀速圆周运动时(小球和绳在图中都没有画出,但不会碰到筒底),求:
(1)当v=时绳对小球的拉力大小;
(2)当v=时绳对小球的拉力大小.
(1)当v=时绳对小球的拉力大小;
(2)当v=时绳对小球的拉力大小.
(1)1.09mg (2)1.15mg
如图甲所示,
设球刚好挨着圆筒内壁做匀速圆周运动的速度为v0,有mgtan 30°=m,即v0=.
(1)当v=时,v<v0,小球轨迹半径小于圆筒半径,则Tsin α=m,Tcos α=mg,由两式可得:
cos α=0.92,FT=1.09mg.
(2)当v=时,v>v0.小球紧贴圆筒内壁做匀速圆周运动,如图乙所示,受筒壁弹力N,由T′cos 30°=mg,得:T′=1.15mg.
设球刚好挨着圆筒内壁做匀速圆周运动的速度为v0,有mgtan 30°=m,即v0=.
(1)当v=时,v<v0,小球轨迹半径小于圆筒半径,则Tsin α=m,Tcos α=mg,由两式可得:
cos α=0.92,FT=1.09mg.
(2)当v=时,v>v0.小球紧贴圆筒内壁做匀速圆周运动,如图乙所示,受筒壁弹力N,由T′cos 30°=mg,得:T′=1.15mg.
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