> 物理 >
如图所示,质量为M=2Kg的物体置于可绕竖直轴匀速转动的平台上.M用细绳通过光滑的定滑轮与质量为m=0.4Kg的物体相连,m悬于空中与M都处于静止状态.假定M与轴O的距离r=0.5m,与平台的最大静摩擦力为重力的0.3倍.(g取10m/s2),试问:

(1)平台转速由零增大时,M受到的摩擦力如何变化?
(2)M受到的摩擦力最小时,平台的角速度ω0等于多少?
(3)保持M与平台相对静止,平台的最大角速度ωm等于多少?
人气:306 ℃ 时间:2019-11-25 00:10:41
解答
(1)当角速度较小时,M有向圆心运动趋势,故水平面对M的静摩擦力方向背离圆心,对于M,由静摩擦力和拉力的合力充当向心力,根据牛顿第二定律得:
    T-f=Mω2r,而T=mg不变,当ω增大时,摩擦力f减小;
当角速度较大时,M有离开圆心的运动趋势,故水平面对M的静摩擦力方向指向圆心,对于M,由静摩擦力和拉力的合力充当向心力,根据牛顿第二定律得:
    T+f=Mω2r,而T=mg不变,当ω增大时,摩擦力f增大;
故平台转速由零增大时,M受到的摩擦力先减小后增大.
(2)M受到的摩擦力最小为零,仅由绳子的拉力提供向心力,则得:
   T=Mω02r
又 T=mg
联立得:ω0=
mg
Mr
=
0.4×10
2×0.5
rad/s=2rad/s
(3)当ω具有最大值时,M有离开圆心趋势,水平面对M摩擦力方向指向圆心,并且达到最大值.
再隔离M有:
  T+fm=Mωm2r
而fm=0.3Mg,T=mg
联立得:ωm=
0.3M+m
Mr
g
=
0.3×2+0.4
2×0.5
×10
rad/s=
10
rad/s
答:(1)平台转速由零增大时,M受到的摩擦力先减小后增大.(2)M受到的摩擦力最小时,平台的角速度ω0等于2rad/s.(3)保持M与平台相对静止,平台的最大角速度ωm等于
10
rad/s.
推荐
猜你喜欢
© 2024 79432.Com All Rights Reserved.
电脑版|手机版