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图甲为游乐园中“空中飞椅”的游戏设施,它的基本装置是将绳子上端固定在转盘的边缘上...

图甲为游乐园中“空中飞椅”的游戏设施,它的基本装置是将绳子上端固定在转盘的边缘上,绳子的下端连接座椅,人坐在座椅上随转盘旋转而在空中飞旋.若将人和座椅看成一个质点,则可简化为如图乙所示的物理模型,其中P为处于水平面内的转盘,可绕竖直转轴OO'转动,设绳长l=10m,质点的质量m=60kg,转盘静止时质点与转轴之间的距离d=4.0m,转盘逐渐加速转动,经过一段时间后质点与转盘一起做匀速圆周运动,此时绳与竖直方向的夹角θ=37°(不计空气阻力及绳重,且绳不可伸长,sin37°=0.6,cos37°=0.8)求质点与转盘一起做匀速圆周运动时,
(1)绳子拉力的大小;
(2)转盘角速度的大小.
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(1)对人和座椅进行受力分析,结合几何关系即可求解; (2)根据向心力公式即可求解角速度. 【解析】 (1)如图所示,对人和座椅进行受力分析: Fcos37°-mg=0 (2)根据牛顿第二定律有: mgtan37°=mω2R 答:(1)绳子拉力的大小为750N; (2)转盘角速度的大小为.
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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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