如图所示,把一个长为20cm、劲度系数为360N/m的弹簧一端固定,作为圆心,弹簧的另一端连接一个质量为0.50kg的小球,当小球以360π转/分的转速在光滑水平面上做匀速圆周运动时,小球的角速度为多大?弹簧的伸长应为多少cm?
问题描述:
如图所示,把一个长为20cm、劲度系数为360N/m的弹簧一端固定,作为圆心,弹簧的另一端连接一个质量为0.50kg的小球,当小球以
转/分的转速在光滑水平面上做匀速圆周运动时,小球的角速度为多大?弹簧的伸长应为多少cm?360 π
答
根据题意可知:ω=2πn=12rad/s
设转动时弹簧的长度为L,则弹簧形变量为:x=L-0.2,由胡克定律得:
F=kx①
球做匀速圆周运动时需要的向心力由弹簧的弹力提供,
F=mLω2②
由①②代入数据得:360(L-0.2)=0.5×L×(12)2
解得:L=0.25m
所以弹簧的伸长应量为25-20cm=5cm
答:小球的角速度为12rad/s;弹簧的伸长应为5cm.
答案解析:小球做匀速圆周运动时需要的向心力由弹簧的弹力提供,根据胡克定律和向心力公式列式计算即可求出需要的物理量.
考试点:向心力;牛顿第二定律.
知识点:此题将弹力与圆周运动结合在了一起,处理时的关键点时弹簧伸长后的长度是小球做圆周运动的半径.