题目内容
如图所示,把一个质量m=1kg的物体通过两根等长的细绳与竖直杆上A、B两个固定点相连接,绳a、b长都是1m,杆AB长度是1.6m,直杆和球旋转的角速度等于多少时,b绳上才有张力?
解:

如图所示,a、b两绳都伸直时,已知a、b绳长均为1m,
即
=1 m,
=0.8 m
在△AOD中,cosθ=
=0.8
sinθ=0.6,θ=37 °
小球做圆周运动的轨道半径r=
·sinθ=1 ×0.6 m=0.6 m.
b绳被拉直但无张力时,小球所受的重力mg与a绳拉力FTa的合力F为向心力,
其受力分析如图所示,由图可知小球的向心力为F=mgtanθ
根据牛顿第二定律得F=mgtanθ=mrω2
解得直杆和球的角速度为ω=
rad/s≈3.5 rad/s.
当直杆和球的角速度ω>3.5 rad/s时,b中才有张力.
如图所示,a、b两绳都伸直时,已知a、b绳长均为1m,
即
在△AOD中,cosθ=
sinθ=0.6,θ=37 °
小球做圆周运动的轨道半径r=
b绳被拉直但无张力时,小球所受的重力mg与a绳拉力FTa的合力F为向心力,
其受力分析如图所示,由图可知小球的向心力为F=mgtanθ
根据牛顿第二定律得F=mgtanθ=mrω2
解得直杆和球的角速度为ω=
当直杆和球的角速度ω>3.5 rad/s时,b中才有张力.
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