题目内容

如图所示,水平转台上有一个质量m=5 kg的小物体,一根劲度系数k=103 N/m、原长为8 cm的弹簧一端连接转台中心的转轴,另一端连接此物体.当整个装置处于静止时,弹簧的长度为10 cm.如果小物体与转台之间的摩擦足够大,讨论:

(1)要使小物体与转台之间不存在摩擦力,则转台转动的角速度应为多大?

(2)要使小物体与转台之间的摩擦力大小为5 N,则转台转动的角速度又应为多大?

答案:
解析:

  解:物体做圆周运动的半径为L=10 cm=0.1 m,弹簧的形变量为Δx=(10-8)cm=0.02 m

  (1)当物体受到的摩擦力为零时,对物体由牛顿定律得:

  

  解之得ω1=6.32rad/s(6分)

  (2)当摩擦力f=5 N,方向背离圆心时,设角速度为ω2

  由牛顿定律得:

  解之得ω2=5.48rad/s(3分)

  当摩擦力f=5 N,方向指向圆心时,设角速度为ω3

  由牛顿定律得:

  解之得ω3=7.07rad/s(3分)


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