如图所示,在光滑的圆锥顶用长为L的细线悬挂一质量为m的小球,圆锥体固定在水平面上不动,其轴线沿竖直方
kuaidi.ping-jia.net 作者:佚名 更新日期:2024-07-04
如图所示,在光滑的圆锥体顶端用长为L的细线悬挂一质量为m的小球.圆锥体固定在水平面上不动,其轴线沿竖
由牛顿第二定律可列出方程:
Fn=
=
设速率为v0时,圆锥体对小球的支持力N=0,得:mgtanθ=mv20Lsinθ解得:v20=gL23(1)v1=v0,此时N=0,小球贴着圆锥面做匀速圆周运动.则绳子拉力大小为:T1=mgcosθ=233mg,方向与竖直方向夹角为30°且斜向上.(2)v2>v0,此时小球已经离开圆锥面,设绳子与竖直方向夹角为α,则:mgtanα=mv22Lsinα解得:α=600绳子拉力大小为:T2=mgcosα=2mg,方向与竖直方向夹角为60°且斜向上.答:(1)当小球速率v12=gL23时,求细线对小球的拉力为233mg,方向与竖直方向夹角为30°且斜向上;(2)当小球速率v22=3gL2时,求细线对小球的拉力为2mg,方向与竖直方向夹角为60°且斜向上.
解:当小球和圆锥体之间弹力刚好为0时,设此时物体旋转角速度为ω 0 ,此时对物体受力分析如图,有: 由得 ,得 (1)当ω 时,ω< ,此时小球与圆锥体斜面有弹力作用,设为N,对小球受力分析: ① ② 由①②得: ,方向与竖直方向成30°夹角向上 (2)当ω 时,ω> ,对小球受力分析: ③ ④ 由③④得: , 此时绳对物体拉力大小为2mg,方向与竖直方向成60°夹角向上
解:临界条件为圆锥体对小球的支持力 FN=0 ①由牛顿第二定律可列出方程:
Fn=
mv2 |
r |
m
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