题目内容

2.一小铁块A放在一绕中心转轴匀速转动的圆盘上,圆盘转动角速度ω=5.0rad/s,小铁块A质量m=0.5kg,小铁块与圆盘间动摩擦因数μ=0.3,设小铁块受最大静摩擦力等于滑动摩擦力,重力加速度取g=l0m/s2.求:
(1)当小铁块相对圆盘静止在距转轴r1=10cm处时,小铁块受圆盘的静摩擦力大小和方向;
(2)小铁块能在圆盘上处于相对靜止时,离转轴的最大距离r2多大?

分析 (1)小铁块做匀速圆周运动,由静摩擦力提供向心力,根据向心力公式即可求解摩擦力f;
(2)当静摩擦力达到最大值时,铁块将要滑动,离转轴的距离最大.根据牛顿第二定律求解即可求解.

解答 解:(1)小铁块做匀速圆周运动,由静摩擦力提供向心力,根据牛顿第二定律得静摩擦力的大小为:
f=mω2r1=0.5×52×0.1N=0.125N       
方向指向圆心                             
(3)当静摩擦力达到最大值时,根据向心力公式得:
fm=mω2r2;
又 fm=μmg
联立解得:r2=0.12m
答:(1)小铁块受圆盘的静摩擦力大小是0.125N,方向指向圆心;
(2)小铁块能在圆盘上处于相对靜止时,离转轴的最大距离r2是0.12m.

点评 当物体相对于接触物体刚要滑动时,静摩擦力达到最大,这是经常用到的临界条件.本题关键是分析物体的受力情况,根据向心力公式研究.

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