题目内容

2.如图所示,在内壁光滑的平底试管内放一个质量为1g的小球,试管的开口端与水平轴O连 接.试管底与O相距5cm,试管在转轴带动下在竖直平面内做匀速圆周运动.求:试管绕转轴匀速转动的角速度达到多大时,试管底所受压力的最大值等于最小值的3倍?(g取10m/s2

分析 小球在最高点时压力最小,在最低点时,压力最大,根据牛顿第二定律求出匀速转动的角速度大小.

解答 解:在最高点,根据牛顿第二定律得,$mg+{N}_{1}=mr{ω}^{2}$,
在最低点,根据牛顿第二定律得,${N}_{2}-mg=mr{ω}^{2}$,
N2=3N1
联立解得ω=20rad/s.
答:试管绕转轴匀速转动的角速度达到20rad/s时,试管底所受压力的最大值等于最小值的3倍.

点评 解决本题的关键知道小球在最低点和最高点向心力的来源,结合牛顿第二定律进行求解,难度不大.

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