题目内容
如图所示,沿半球形碗的光滑内表面,一质量为m的小球正以角速度ω在水平面内做匀速圆周运动。若碗的半径为R,则该球做匀速圆周运动的水平面离碗底的距离是多少?
解:因为小球做的是匀速圆周运动,所以小球的向心力就是小球所受的合力,小球受重力、碗的支持力(指向球心),如下图。
为保证这两个力的合力指向圆周运动的圆心(不是球心),则将支持力分解后必有竖直方向分力等于重力,水平方向分力即为向心力。
设支持力与水平方向夹角为θ,则有:
再根据向心力公式有:
小球高度H为:
设支持力与水平方向夹角为θ,则有:
再根据向心力公式有:
小球高度H为:
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