如图所示,已知绳长为L=20cm,水平杆L′=0.1m,小球质量m=0.3kg,整个装置可竖直轴转动(g取10m/s2)问:(1)要使绳子与竖直方向成45°角,试求该装置必须以多大的角速度转动才行?(2)此时绳子的张力多大?

问题描述:

如图所示,已知绳长为L=20cm,水平杆L′=0.1m,小球质量m=0.3kg,整个装置可竖直轴转动(g取10m/s2)问:

(1)要使绳子与竖直方向成45°角,试求该装置必须以多大的角速度转动才行?
(2)此时绳子的张力多大?

小球绕杆做圆周运动,其轨道平面在水平面内,轨道半径r=L′+Lsin 45°,绳的拉力与重力的合力提供小球做圆周运动的向心力.对小球受力分析如图所示,设绳对小球拉力为F,重力为mg,对小球利用牛顿第二定律可得...
答案解析:对小球受力分析,小球靠重力和拉力的合力提供向心力,根据牛顿第二定律求出角速度的大小;根据平行四边形定则求出绳子的张力.
考试点:向心力.
知识点:解决本题的关键知道小球做圆周运动向心力的来源,结合牛顿第二定律进行求解.