题目内容

一个竖直放置的圆锥筒可绕其中心轴OO′转动,筒内壁粗糙,筒口半径和筒高分别为R和H,筒内壁A点的高度为筒高的一半,内壁上有一质量为m的小物块.求:

(1)当筒不转动时,物块静止在筒壁A点受到的摩擦力和支持力的大小;

(2)当物块在A点随筒做匀速转动,且其受到的摩擦力为零时,筒转动的角速度.

 

【答案】

(1)Ff FN

(2)ω=  

【解析】(1)当筒不转动时,物块静止在筒壁A点时受到重力、摩擦力和支持        力三力作用而平衡,设筒壁与水平面的夹角为θ,由平衡条件得

摩擦力的大小Ff=mgsinθ=

支持力的大小FN=mgcosθ= 

(2)当物块在A点随筒做匀速转动,且其所受到的摩擦力为零时,物块在筒壁A点时受到重力和支持力作用,它们的合力提供向心力(如图),设筒转动的角速度为ω,有

mgtanθ=mω  

由几何关系的:tanθ= 

ω=  

 

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