题目内容

(圆周运动+受力分析+功能关系)某游乐场中有一种叫“空中飞椅”的游乐设施,其基本装置是将绳子上端固定在转盘的边缘上,绳子下端连接座椅,人坐在座椅上随转盘旋转而在空中飞旋.若将人和座椅看成是一个质点,则可简化为如图所示的物理模型.其中P为处于水平面内的转盘,可绕竖直转轴转动,设绳长l10 m,质点的质量m60 kg,转盘静止时质点与转轴之间的距离d4 m.转盘逐渐加速转动,经过一段时间后质点与转盘一起做匀速圆周运动,此时绳与竖直方向的夹角37°.(不计空气阻力及绳重,绳子不可伸长,sin37°=0.6cos37°=0.8g10 m/s2)求:

(1)质点与转盘一起做匀速圆周运动时转盘的角速度及绳子的拉力;

(2)质点从静止到做匀速圆周运动的过程中,绳子对质点做的功.

答案:
解析:

  解:(1)如图所示,对质点受力分析可得:

   ① 2

  绳中的拉力Tmg/cos750 N ② 2

  根据几何关系可得:

  代入数据得:rad/s ③ 2

  (2)转盘从静止启动到转速稳定这一过程,绳子对质点做的功等于质点机械能的增加量: ④ 3

  mm/s

  代入数据解得W3450 J ⑤ 3


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