题目内容

如图所示,细绳一端系着质量为M=1.0kg的物体,静止在水平板上,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L=0.2m,并知M与水平面的最大静摩擦力为2N,现使此平面绕中心轴线以角速度ω转动,为使m处于静止状态,角速度ω应取何值?
设此平面角速度ω的最小值为ω1,此时M所受的静摩擦力达到最大,方向沿半径向外,则由牛顿第二定律得
T-fmax=M
ω21
L

又T=mg
联立得 mg-fmax=M
ω21
L

将m=0.3kg,fmax=2N,M=1kg,L=0.2m代入解得ω1=
5
rad/s
设此平面角速度ω的最小值为ω2,此时M所受的静摩擦力达到最大,方向沿半径向里,则由牛顿第二定律得
T+fmax=M
ω22
L

又T=mg
代入解得ω2=5rad/s
故为使m处于静止状态,角速度ω的何值范围为:
5
rad/s≤ω≤5rad/s

答:为使m处于静止状态,角速度ω的何值范围为:
5
rad/s≤ω≤5rad/s
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