题目内容
如图所示,有一水平转盘,盘上有一质量为m的物体P与转轴的距离为r,用一根细线将P与转轴相连,P与转盘间的最大静摩擦力为重力的k倍,细线能承受的最大拉力为3mg.?(1)当角速度为ω1=
时,细线的拉力T1=__________.
?(2)当角速度为ω2=
时,细线的拉力T2=__________.
?(3)物体P随盘转动且保持相对静止的最大角速度ωmax=__________.
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(1)0 (2)
kmg (3)
解析:前两问是求出P做匀速圆周运动所需的向心力,此向心力由静摩擦力提供,其不足部分由细线的拉力补足.最大角速度是静摩擦力的最大值和细线最大拉力是向心力,由此去计算最大角速度.
(1)F1=mω12r=kmg/2.此时所需向心力小于最大静摩擦力,即静摩擦力F1是向心力,所以T1=0
(2)F2=mω22r=32kmg,根据牛顿第二定律T2+kmg=mω22r所以T2=
kmg.
(3)根据牛顿第二定律T3+kmg=mωmax2r所以有3mg+kmg=mωmax2r得ωmax=
.
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