如圖所示,半徑為l、質量為m的小球用兩根不可伸長的輕繩a、b連線,兩輕繩的另一端系在一根豎直杆的A、B兩點上,...
問題詳情:
如圖所示,半徑為l、質量為m的小球用兩根不可伸長的輕繩a、b連線,兩輕繩的另一端系在一根豎直杆的A、B兩點上,A、B兩點相距為l,當兩輕繩伸直後,A、B兩點到球心的距離均為l.當豎直杆以自己為軸轉動並達到穩定時(細繩a、b與杆在同一豎直平面內).求:計算結果可以帶根號,g不要帶具體值.
(1)豎直杆角速度ω為多大時,小球恰離開豎直杆.
(2)ω至少達到多少時b輕繩伸直開始有拉力.
【回答】
解:(1)小球恰離開豎直杆時,小球與豎直杆間的作用力為零,此時輕繩a與豎直杆間的夾角為α,由題意可知sinα=,r=,
沿半徑:Fasinα=mω2r[來源:學科網ZXXK]
垂直半徑:Facosα=mg
聯立解得ω=
(2)角速度ω再增大,輕繩b拉直後,小球做圓周運動的半徑為r=lsin60°
沿半徑:Fasin60°=mω2r
垂直半徑:Facos60°=mg
聯立解得ω2≥
答:(1)豎直杆角速度ω為時,小球恰離開豎直杆;
(2)ω至少達到時b輕繩伸直開始有拉力.
知識點:生活中的圓周運動
題型:計算題
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