题目内容

一根原长为l=0.1m的轻弹簧,一端拴住质量为m=0.5kg的小球,以另一端为圆心在光滑的水平面上做匀速圆周运动,如图所示,角速度为ω=10rad/s,弹簧的劲度系数k=100N/m,求:小球做匀速圆周运动所受到的向心力F.
【答案】分析:小球做匀速圆周运动时需要的向心力由弹簧的弹力提供,根据胡克定律和向心力公式列式计算即可求出需要的物理量.
解答:解:物块做匀速圆周运动时,受到重力、支持力和弹簧的拉力,弹簧的弹力提供向心力,
设弹簧的形变量为x,根据牛顿第二定律和胡克定律,有:
kx=mω2(l+x)
解得:
由弹簧的弹力公式有:
F=kx=10N        
答:小球做匀速圆周运动所受到的向心力F为10N.
点评:此题将弹力与圆周运动结合在了一起,处理时的关键点时弹簧伸长后的长度是小球做圆周运动的半径.
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