题目内容

如图所示,在游乐园的一个转轴上,有一个质量为m=1kg,半径为r=0.1m的匀质球,用长为L=2m的细线系住.求下列情况下,细线受到的拉力.(g取)

(1)转盘以角速度ω=2rad/s匀速转动;

(2)转盘以角速度ω=5rad/s匀速转动.

答案:略
解析:

(1)10N,与竖直方向夹角正弦(2)50N,与竖直方向夹角余弦

解:根据圆锥摆运动的判定式,

①当时,球不做圆锥摆运动.其质心绕转轴做匀速圆周运动.

②根据三角函数关系式有

由①②得,细线受到的拉力为mg=10N

③当时,球做圆锥摆运动.

细线与竖直方向夹角增大到,细线上拉力为.水平方向:

竖直方向:

该题与本节中例1类似,在这里我们可用圆锥摆的运动规律解释.根据圆锥摆角速度的计算式ω=得到开始高度为h时的角速度为,再讨论ω<和ω>两种情况下线绳的拉力.

把握圆锥摆模型,确定圆锥摆的特征值,如与竖直方向夹角θ、高度

h、半径r等,准确地利用已有规律解题.


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