Question

如圖所示，用細(xì)繩的一端系著質(zhì)量為M=0.6kg的物體A（靜止在水平轉(zhuǎn)盤上），細(xì)繩另一端通過轉(zhuǎn)盤中心的光滑小孔O吊著質(zhì)量為m=0.3kg的小球B，A的重心到O點(diǎn)的距離為0.2m．若A與轉(zhuǎn)盤問的最大靜摩擦力為F_f=2N，為使小球B保持靜止，求轉(zhuǎn)盤繞中心O旋轉(zhuǎn)的角速度ω的取值范圍．（取g=10m/s²）

Answer 1

分析：當(dāng)M所受的最大靜摩擦力沿半徑方向向外時(shí)，角速度最小，當(dāng)M所受的最大靜摩擦力沿半徑向內(nèi)時(shí)，角速度最大，根據(jù)牛頓第二定律求出角速度的范圍．

解答：解：當(dāng)M所受的最大靜摩擦力沿半徑方向向外時(shí)，角速度最小，根據(jù)牛頓第二定律得：
mg-F_f=Mrω₁²，
解得ω₁=

mg-Ff Mr

=

3-2 0.6×0.2

=

5

3

3

rad/s；
當(dāng)M所受的最大靜摩擦力沿半徑向內(nèi)時(shí)，角速度最大，根據(jù)牛頓第二定律，有：
mg+F_f=Mrω₂²，
解得ω₂=

mg+Ff Mr

=

3+2 0.6×0.2

=

5

3

15

rad/s．
所以

5

3

3

rad/s≤ω≤

5

3

15

rad/s．
答：角速度ω在

5

3

3

rad/s≤ω≤

5

3

15

rad/s范圍內(nèi)．

點(diǎn)評(píng)：解決本題的關(guān)鍵搞清圓周運(yùn)動(dòng)向心力的來源，抓住臨界狀態(tài)，運(yùn)用牛頓第二定律進(jìn)行求解．