问题标题:
如图1所示,用一根长为l=1m的细线,一端系一质量为m=1kg的小球(可视为质点),另一端固定在一光滑锥体顶端,锥面与竖直方向的夹角θ=37°,当小球在水平面内绕锥体的轴做匀速圆周运动
问题描述:
如图1所示,用一根长为l=1m的细线,一端系一质量为m=1kg的小球(可视为质点),另一端固定在一光滑锥体顶端,锥面与竖直方向的夹角θ=37°,当小球在水平面内绕锥体的轴做匀速圆周运动的角速度为ω时,细线的张力为T.求(取g=10m/s2,结果可用根式表示):
(1)若要小球离开锥面,则小球的角速度ω0至少为多大?
(2)若细线与竖直方向的夹角为60°,则小球的角速度ω'为多大?
(3)细线的张力T与小球匀速转动的加速度ω有关,请在图2坐标纸上画出ω的取值范围在0到ω'之间时的T-ω2的图象(要求标明关键点的坐标值).
万新光回答:
(1)小球刚要离开锥面时的速度,此时支持力为零,根据牛顿第二定律得:
mgtanθ=mω
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