题目内容

如图8所示,细绳一端系着质量M=0.6kg的物体,静止在水平面上,另一端通过光滑小孔吊着质量m=0.3kg的物体,M与圆孔距离r=0.2m,并知M和水平面的最大静摩擦力为2N,现使此平面绕中心轴线转动,问角速度ω在什么范围m会处于静止状态?(g取10m/s2


2.9rad/s≤ω≤6.5rad/s
【试题分析】
【解析】物体M和水平面保持相对静止一起做圆周运动,是由水平面的静摩擦力与绳的拉力的合力提供向心力.
当ω具有最小值时,M有向圆心运动趋势,故水平面对M的摩擦力方向和指向圆心方向相反且等于最大静摩擦力2N.
隔离M有T-Fumax=Mr ① 
对m有T=mg② 
代入已知解①②得ω1=2.9rad/s
当ω具有最大值时,M有离开圆心趋势,故水平面对M的摩擦力方向指向圆心,大小也为2N.同理对M有
           T+Fumax=Mr③ 
对m有T=mg④ 
解③④得ω2=6.5rad/s.故ω的范围为2.9rad/s≤ω≤6.5rad/s.
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