题目内容

如图所示,竖直平面内有一段不光滑的斜直轨道与光滑的圆形轨道相切,切点P与圆心O的连线与竖直方向的夹角为θ=60°,圆形轨道的半径为R,一质量为m的小物块从斜轨道上A点由静止开始下滑,然后沿圆形轨道运动,A点相对圆形轨道底部的高度h=7R.物块通过圆形轨道最高点时,与轨道间的压力大小为3mg.求物块与斜直轨道间的动摩擦因数μ=?
分析:对物块通过轨道最高点受力分析,运用牛顿第二定律求解最高点速度.
研究从A点到最高点重力和摩擦力做功,根椐动能定理列出等式求出物块与斜直轨道间的动摩擦因数.
解答:解:设A与P之间的距离为L,物块克服摩擦力做功为W,物块在圆形轨道最高点的速度为v,受轨道压力为N,则
最高点的向心力:mg+N=
mv2
R

从A点到最高点重力和摩擦力做功,mg(h-2R)-W=
1
2
mv2

W=μmgcosθ?L
  L=
h-R(1-cosθ)
cos(90°-θ)
          
解得μ=
6
3
13
                
答:物块与斜直轨道间的动摩擦因数为
6
3
13
点评:该题属于竖直平面内的圆周运动问题,物体在最高点时,重力和轨道的压力提供物体做圆周运动的向心力是解题的关键.属于中档题目.
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