题目内容

如图5-6-7所示,在电机距轴O为r处固定一质量为m的铁块,电机启动后,铁块以角速度ω绕轴O匀速转动,则电机对地面的最大压力和最小压力之差为多少?

5-6-7

解析:铁块在竖直面内做匀速圆周运动,其向心力是重力mg与轮对它的作用力F的合力.由圆周运动的规律可知:当m转到最低点时F最大,当m转到最高点时F最小,设铁块在最高点和最低点时,电机对其作用力分别为F1和F2,且都指向轴心,根据牛顿第二定律有:

    在最高点:mg+F1=mω2r

    在最低点:F2-mg=mω2r

    电机对地面的最大压力和最小压力分别出现在铁块m位于最低点和最高点时,且压力差的大小为:

    ΔFN=F2+F1

    联立以上各式解得:ΔFN=2mω2r.

答案:2mω2r

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