如图所示,在内壁光滑的平底试管内放一个质量为m=10g的小球(可视为质点),试管的开口端加盖与水平轴O连接,试管底与O相距为L=10cm,试管在转轴带动下沿竖直平面做匀速圆周运动.g取10
问题描述:
如图所示,在内壁光滑的平底试管内放一个质量为m=10g的小球(可视为质点),试管的开口端加盖与水平轴O连接,试管底与O相距为L=10cm,试管在转轴带动下沿竖直平面做匀速圆周运动.g取10m/s2.求:
(1)转轴的角速度满足什么条件时,小球不会脱离试管底?
(2)当转轴的角速度为ω0=30rad/s时,小球到达最高点时对试管底的压力.
答
(1)对小球,在最高点时mg=mLω2
代入数据解得ω=10rad/s
因此,转轴的角速度ω≥10rad/s时,小球不会脱离试管底.
(2)对小球,在最高点时,设试管底对小球的弹力为N,
N+mg=mL
ω
20
解得 N=mLω02−mg=0.01×0.1×900−0.1N=0.8N.
答:(1)转轴的角速度ω≥10rad/s时,小球不会脱离试管底.
(2)小球到达最高点时对试管底的压力为0.8N.