题目内容
如图B-8所示,有一个质量为m的小球P与穿过光滑水平板中央小孔O的轻绳相连,用力拉着绳子另一端使P在水平面内绕O做半径为r1、角速度为ω1的匀速圆周运动,求:
(1)此时P的速率多大?
(2)若将绳子从这个状态迅速放松后又拉直,使P绕O做半径为r2的匀速圆周运动,从放松到拉直轻绳这段过程需经过多长时间?
(3)P做半径为r2的圆周运动的角速度ω2多大?
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(1)根据线速度和角速度的关系得v1=ω1r1.(2)如图所示,绳子放松后,小球保持v1的速度沿切线方向做匀速直线运动,从放开到拉紧这一段过程位移为x,则x=
,所以t=
.(3)拉直时,v1分解为切向速度v2和法向速度v3,小球将以速度v2做半径为r2的匀速圆周运动,而法向速度损失,所以有v2=v1cosα,其中v2=ω2r2,cosα=r1/r2.所以有
ω2r2=ω1r1×r1/r2,解出ω2=r12/r22ω1.
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【试题分析】
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