在内壁光滑的平底试管内放一个质量为1克的小球,试管的开口端加盖并与水平轴O连接,试管底与O轴相距5厘米,试管在转轴带动下沿竖直平面做匀速圆周运动,求:(1)转轴的角速度达到多大时,试管底所受压力的最大值等于最小值的3倍?(2)转轴的角速度满足什么条件时,会出现小球与试管底脱离接触的情况?(g取10)
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(1)在最高点时;FN为最小值:列方程:FN小+mg=mw2R (1)在最低点时;FN为最大值:列方程:FN大-mg=mw2R (2)FN大=3FN小 (3)联立(1)、(2)、(3)解得w=√2g/R=10√2rad/s(2)当试管转到最高点时;小球的向心力小于重力时;小球将脱离试管。所以:mg=mw2R 解得w=√g/R =10 rad/s即当小球的角速度w〈10rad/s时,小球将脱离试管。