如圖所示,一水平圓盤繞過圓心的豎直軸轉(zhuǎn)動(dòng),圓盤邊緣有一質(zhì)量m=1.0kg的小滑塊.當(dāng)圓盤轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度達(dá)到某一數(shù)值時(shí),滑塊從圓盤邊緣滑落,經(jīng)光滑的過渡圓管進(jìn)入軌道ABC.已知AB段斜面傾角為53°,BC段斜面傾角為37°,滑塊與圓盤及斜面間的動(dòng)摩擦因數(shù)均為μ=0.5,A點(diǎn)離B點(diǎn)所在水平面的高度h=1.2m.滑塊在運(yùn)動(dòng)過程中始終未脫離軌道,不計(jì)在過渡圓管處和B點(diǎn)的機(jī)械能損失,最大靜摩擦力近似等于滑動(dòng)摩擦力,取g=10m/s
2,sin37°=0.6,cos37°=0.8
![](http://hiphotos.baidu.com/zhidao/pic/item/c2cec3fdfc039245031c21be8494a4c27c1e25d2.jpg)
(1)若圓盤半徑R=0.2m,當(dāng)圓盤的角速度多大時(shí),滑塊從圓盤上滑落?
(2)若取圓盤所在平面為零勢(shì)能面,求滑塊到達(dá)B點(diǎn)時(shí)的機(jī)械能.
(3)從滑塊到達(dá)B點(diǎn)時(shí)起,經(jīng)0.6s正好通過C點(diǎn),求BC之間的距離.
(1)滑塊在圓盤上做圓周運(yùn)動(dòng)時(shí),靜摩擦力充當(dāng)向心力,根據(jù)牛頓第二定律,可得:μmg=m?
2R
代入數(shù)據(jù)解得:
?==5rad/s即當(dāng)圓盤的角速度5rad/s時(shí),滑塊從圓盤上滑落.
(2)滑塊在A點(diǎn)時(shí)的速度:v
A=?R=1m/s
從A到B的運(yùn)動(dòng)過程由動(dòng)能定理:
mgh?μmgcos53°?=m?m在B點(diǎn)時(shí)的機(jī)械能
EB=m?mgh=?4J即滑塊到達(dá)B點(diǎn)時(shí)的機(jī)械能為-4J.
(3)滑塊在B點(diǎn)時(shí)的速度:v
B=4m/s
滑塊沿BC段向上運(yùn)動(dòng)時(shí)的加速度大?。篴
1=g(sin37°+μcos37°)=10m/s
2返回時(shí)的加速度大?。篴
2=g(sin37°-μcos37°)=2m/s
2BC間的距離:
SBC=?a2(t?)=0.76m即BC之間的距離為0.76m.