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如图所示,半径为R的半球形陶罐,固定在可以绕竖直轴旋转的水平转台上,转台转轴与过陶罐球心O的对称轴OO′重合。转台以一定角速度ω匀速转动,一质量为m的小物块落入陶罐
题目详情
如图所示,半径为R的半球形陶罐,固定在可以绕竖直轴旋转的水平转台上,转台转轴与过陶罐球心 O 的对称轴 OO ′重合。转台以一定角速度 ω 匀速转动,一质量为 m 的小物块落入陶罐内,经过一段时间后,小物块随陶罐一起转动且相对罐壁静止,它和 O 点的连线与 OO ′之间的夹角 θ 为60°。重力加速度大小为 g 。 (1)若 ω=ω 0 ,小物块受到的摩擦力恰好为零,求 ω 0 ; (2) ω =(1± k ) ω 0 ,且0< k <<1,求小物块受到的摩擦力大小和方向。 |
▼优质解答
答案和解析
(1) (2)当 时,摩擦力方向沿罐壁切线向下,大小为 ;当 时,摩擦力方向沿罐壁切线向下,大小为 ; |
(1)物块随陶罐在水平面内做匀速圆周运动,当物块受到的摩擦力恰好等于零时,物块受到的重力和陶罐对其施加的指向O点的支持力的合力提供向心力,有 ,代入数据,可得, 。 (2)当 时,物块受到的摩擦力沿陶罐壁切线向下,设摩擦力的大小为 f ,陶罐壁对物块的支持力为 F N ,对物块受力分析,如图1所示,则: 水平方向: ;竖直方向: 代入数据,解得: (2分) 同理,当 时,物块受到的摩擦力沿陶罐壁切线向上,对其受力分析,如图2所示,则: 水平方向: ;竖直方向: 代入数据,解得: 【考点定位】摩擦力,受力分析,牛顿第二定律,匀速圆周运动的向心力。 |
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