题目内容

18.如图,半径为R的半球形光滑的碗内,有一个质量为m的物体A,当碗绕竖直轴OO′匀速转动时,物体A在离碗底高度为h处紧贴着碗随碗一起匀速转动而不发生相对滑动,则碗转动的角速度为$\sqrt{\frac{g}{R-h}}$.

分析 物体A匀速转动时由重力和碗的支持力的合力提供向心力,由牛顿第二定律和向心力公式求解.

解答 解:AC的连线与竖直方向的夹角为α.
由几何知识得 cosα=$\frac{R-h}{R}$,
根据牛顿第二定律得:mgtanα=mω2Rsinα
解得ω=$\sqrt{\frac{g}{Rcosα}}$,
联立解得$ω=\sqrt{\frac{g}{R-h}}$.
故答案为:$\sqrt{\frac{g}{R-h}}$.

点评 解决本题的关键知道小球做圆周运动向心力的来源,运用牛顿第二定律和几何关系进行求解.

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