题目内容

如图所示,在光滑的圆锥顶端用长为L的细绳悬有质量为m的小球,圆锥的顶角为2q ,当圆锥和球一起以角速度w 匀速转动时,球紧压锥面,此时绳的张力为________;要使小球离开锥面,则小球和锥面的角速度至少应为________.

答案:略
解析:

  如图所示,小球受三个力作用:重力mg、锥面支持力(垂直锥面向上)和绳的拉力,在水平面内做匀速圆周运动,圆心在点,半径为r=Lsinq .将沿水平方向和竖直方向正交分解,应用牛顿第二定律得:水平方向上,;竖直方向上,.以上三式联立解得绳子的张力大小为

  设小球和锥面转动的角速度为时,小球与锥面间的弹力,此时小球即将脱离圆锥面,细绳与竖直方向的夹角仍为q ,小球在水平面内做匀速圆周运动所需的向心力由重力mg和绳子的拉力的合力提供:,于是求得


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