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如图所示,水平转台上有一个质量m=5kg的小物体,一根劲度系数k=103N/m、...

如图所示,水平转台上有一个质量m=5kg的小物体,一根劲度系数k=103N/m、原长为8cm的弹簧一端连接转台中心的转轴,另一端连接此物体.当整个装置处于静止时,弹簧的长度为10cm.如果小物体与转台之间的摩擦足够大,讨论:
(1)要使小物体与转台之间不存在摩擦力,则转台转动的角速度应为多大?
(2)要使小物体与转台之间的摩擦力大小为5N,则转台转动的角速度又应为多大?

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(1)当摩擦力达到最大静摩擦力时,圆盘的角速度最大,根据牛顿第二定律求出最大角速度. (2)弹簧的弹力和静摩擦力共同提供圆周运动所需的向心力,根据向心力公式求解角速度. 【解析】 物体做圆周运动的半径为L=10cm=0.1m,弹簧的形变量为△x=(10-8)cm=0.02m (1)、当物体受到的摩擦力为零时,对物体由牛顿定律得: 解之得:ω1=6.32rad/s (2)、当摩擦力f=5N,方向背离圆心时,设角速度为ω2 由牛顿定律得: 解之得:ω2=5.48rad/s 当摩擦力f=5N,方向指向圆心时,设角速度为ω3 由牛顿定律得: 解之得:ω3=7.07rad/s 答:(1)要使小物体与转台之间不存在摩擦力,则转台转动的角速度应为6.32rad/s; (2)要使小物体与转台之间的摩擦力大小为5N,则转台转动的角速度又应为5.48rad/s或7.07rad/s.
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考点分析:
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试题属性
  • 题型:解答题
  • 难度:中等

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