题目内容

2.如图所示,在溜冰场上经常看到,两人面对面拉着做圆周运动的表演,假设某光滑的溜冰场上,有甲、乙两名溜冰爱好者,M=80kg,M=40kg,面对面拉着水平的弹簧测力计做圆周运动的溜冰表演,两人相距0.9m,弹簧秤的示数为96N.求
(1)两人的运动半径r和r
(2)两人的加速度ω和ω
(3)两人的线速度v和v

分析 分析甲、乙两名运动员,弹簧秤对各自的拉力提供向心力.根据牛顿第二定律和向心力公式求解.

解答 解:(1)弹簧秤对甲、乙两名运动员的拉力提供向心力,
根据牛顿第二定律得:
对甲有:F=Mrω2
对乙有:F=Mrω2
由于甲、乙两名运动员面对面拉着弹簧秤做圆周运动的溜冰表演,所以ω
由上式可得:$\frac{{r}_{甲}}{{r}_{乙}}$=$\frac{{M}_{乙}}{{M}_{甲}}$=$\frac{40}{80}$=$\frac{1}{2}$
又 r+r=0.9m
解得:r=0.3m,r=0.6m
(2)由F=Mrω2
得ω=$\sqrt{\frac{F}{{M}_{甲}{r}_{甲}}}$=$\sqrt{\frac{96}{80×0.3}}$=2rad/s
ω=2rad/s
(3)两人的线速度v=rω=0.3×2m/s=0.6m/s,v=rω=0.6×2m/s=1.2m/s
答:
(1)两人的运动半径r和r分别为0.3m和0.6m.
(2)两人的加速度ω和ω都为2rad/s.
(3)两人的线速度v和v分别为0.6m/s,1.2m/s.

点评 解本题关键要把圆周运动的知识和牛顿第二定律结合求解,知道共轴转动时,角速度相等.

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