沿半径为R的半球型碗底的光滑内表面,质量为m的小球正以角速度ω,在一水平面内作匀速圆周运动,试求此时小球离碗底的高度h.

问题描述:

沿半径为R的半球型碗底的光滑内表面,质量为m的小球正以角速度ω,在一水平面内作匀速圆周运动,试求此时小球离碗底的高度h.

小球靠重力和支持力的合力提供向心力,小球做圆周运动的半径为r=Rsinθ,
根据力图可知tanθ=

F
mg
=
mRsinθω2
mg

解得cosθ=
g
2

所以h=R-Rcosθ=R-
g
ω2

答:此时小球离碗底的高度h为R-
g
ω2