质量为1.0kg的物体放在可绕竖直轴转动的水平圆盘上,物体与转轴间用轻弹簧相连.物体与转盘问最大静摩擦力是重力的0.1倍,弹簧的劲度系数为600N/m,原长为4cm,此时圆盘处于静止状态,如图所示.(1)圆盘开始转动后,要使物体与圆盘保持相对静止,圆盘的最大角速度ω0=______(2)当角速度达到2ω0时,弹簧的伸长量X=______.(g取10m/s2)

问题描述:

质量为1.0kg的物体放在可绕竖直轴转动的水平圆盘上,物体与转轴间用轻弹簧相连.物体与转盘问最大静摩擦力是重力的0.1倍,弹簧的劲度系数为600N/m,原长为4cm,此时圆盘处于静止状态,如图所示.

(1)圆盘开始转动后,要使物体与圆盘保持相对静止,圆盘的最大角速度ω0=______
(2)当角速度达到2ω0时,弹簧的伸长量X=______.(g取10m/s2

(1)根据fm=mrω02,得,r=0.04m
ω0=

fm
mr
0.1mg
m×0.04
rad/s=5rad/s.
(2)当角速度达到2ω0时,有:kx+fm=m(x+L)(2ω0)2
代入数据,解得x=0.006m=6mm.
故答案为:5rad/s;6mm
答案解析:(1)当摩擦力达到最大静摩擦力时,圆盘的角速度最大,根据牛顿第二定律求出最大角速度.
(2)当角速度达到2ω0时,弹簧的弹力和最大静摩擦力共同提供圆周运动所需的向心力,根据牛顿第二定律求出弹簧的伸长量.
考试点:向心力;牛顿第二定律;线速度、角速度和周期、转速.
知识点:解决本题的关键搞清向心力的来源,运用牛顿第二定律进行求解.