一水平放置的圓盤,可以繞中心O點旋轉,盤上放一個質量是0.4kg的鐵塊(可視為質點),鐵塊與中間位置的轉軸處的...
問題詳情:
一水平放置的圓盤,可以繞中心O點旋轉,盤上放一個質量是0.4 kg的鐵塊(可視為質點),鐵塊與中間位置的轉軸處的圓盤用輕質*簧連線,如圖所示.鐵塊隨圓盤一起勻速轉動,角速度是10 rad/s時,鐵塊距中心O點30 cm,這時*簧對鐵塊的拉力大小為11 N,g取10 m/s2,求:
(1)圓盤對鐵塊的摩擦力大小;
(2)若此情況下鐵塊恰好不向外滑動(視最大靜摩擦力等於滑動摩擦力),則鐵塊與圓盤間的動摩擦因數為多大?
【回答】
(1)1N (2)0.25
【分析】
由題圖可知,考查了牛頓第二定律在圓周運動中的應用.根據牛頓第二定律,正確地進行受力,找出勻速圓周運動的合外力,利用在勻速圓周運動中,合外力提供向心力即可求解;
(1)鐵塊做勻速圓周運動,*簧的拉力和摩擦力的合力提供向心力,根據向心力公式即可求解摩擦力f;
(2)當摩擦力達到最大靜摩擦力時,鐵塊將要滑動,根據μFN=μmg≥f即可求解.
【詳解】
(1)由題意可知,鐵塊受到的摩擦力和*簧*力的合力提供其做圓周運動的向心力,即:f+F*=mω2r
代入資料得:
(2)此情況下,物塊恰好不向外滑動,此時接觸面上為最大靜摩擦力,則:
解得:
【點睛】
當物體相對於接觸物體剛要滑動時,靜摩擦力達到最大,這是經常用到的臨界條件.本題關鍵是分析物體的受力情況,根據向心力公式求解.
知識點:向心力
題型:解答題
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