如图所示,两根轻绳同系一个质量为m=0.1kg的小球,两绳的另一端分别固定在轴上的A、B两处,上面绳AC长L=2m,当两绳都拉直时,与轴的夹角分别为30°和45°,求当小球随轴一起在水平面内做

问题描述:

如图所示,两根轻绳同系一个质量为m=0.1kg的小球,两绳的另一端分别固定在轴上的A、B两处,上面绳AC长L=2m,当两绳都拉直时,与轴的夹角分别为30°和45°,求当小球随轴一起在水平面内做角速度为ω=4rad/s的匀速圆周运动时,上下两轻绳拉力各为多少?

当AC绳恰被拉直,但其拉力T1恰为零,设此时角速度为ω1,BC绳拉力为T2,则有:
T2cos45°=mg
T2sin45°=m

ω 21
Lsin30°
代入数据得:ω1=3.16rad/s.
要使AC绳有拉力,必须ω<ω1,依题意ω=4rad/s>ω1
故AC绳已无拉力,AC绳是松驰状态,BC绳与杆的夹角θ>45°.
设此时BC与竖直方向的夹角为θ,对小球有:T2cosθ=mg
T2sinθ=mω2BCsinθ
而ACsin30°=BCsin45°
联立可解得  T2=2.3N,T1=0.
答:当小球随轴一起在水平面内做角速度为ω=4rad/s的匀速圆周运动时,上下两轻绳拉力各为0,2.3N.