题目内容

【题目】如图所示,把一个质量m=1 kg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1 m,AB长度是1.6 m,直杆和球旋转的角速度等于多少时,b绳上才有张力?

【答案】ω>3.5 rad/s

【解析】已知a、b绳长均为1 m,即

==1 m, ==0.8 m

在△AOm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=mr·ω2

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

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