问题标题:
如图5-7-1所示,在水平固定的光滑平板上,有一质量为M的质点P,与穿过中央小孔H的轻绳一端连着,平板与小孔是光滑的,用手拉着绳子下端,使质点做半径为a、角速度为ω1的匀
问题描述:
如图5-7-1所示,在水平固定的光滑平板上,有一质量为M的质点P,与穿过中央小孔H的轻绳一端连着,平板与小孔是光滑的,用手拉着绳子下端,使质点做半径为a、角速度为ω1的匀速圆周运动.若绳子突然放松至某一长度b而拉紧,质点就能在以半径为b的圆周上做匀速圆周运动.求:
图5-7-1
(1)质点由半径a到b所需的时间.
(2)质点在半径为b的圆周上运动的角速度.
高自友回答:
解析:(1)质点在半径为a的圆周上以角速度ω1做匀速圆周运动其线速度为va=ω1a.突然松绳后,向心力消失,质点沿切线方向飞出.以va做匀速直线运动,直到线被拉直.如图5-7-2所示.质点做匀速直线运动的位移为则质点由半径a到b所需的时间为:.
图5-7-2
(2)当绳子刚被拉直时,球的速度为va=ω1a把这一速度分解为垂直于绳的速度vb和沿绳的速度v′.在绳绷紧的过程v′减为零,质点就以vb沿着半径为b的圆周做匀速圆周运动.根据相似三角形得vb/a=va/b,即ω2b/a=ω1a/b.
则质点沿半径为b的圆周做匀速圆周运动的角速度为.
答案:(1) (2)
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