(1)設最后穩(wěn)定轉動后,繩子與豎直方向夾角是θ,則 sinθ=(D-d )/ L=(10-4)/ 10=0.6
θ=37度
此時重力與繩子拉力的合力是水平的,提供為向心力.
F向=mg*tanθ=m*ω^2*D
所求的角速度是 ω=根號(g*tanθ / D)=根號(10*0.75 / 10)=(根號3)/ 2=0.866弧度 / 秒
(2)從靜止開始到穩(wěn)定狀態(tài),人的位置升高的高度是 h=L(1-cosθ)=10*(1-0.8)=2米
由動能定理得 W繩-mgh=m*V^2 / 2
而 V=ω*D
所以繩子對人做功是 W繩=mgh+m*V^2 / 2=mgh+m*(ω*D)^2 / 2
W繩=60*10*2+60*(0.866*10)^2 / 2=3450焦耳
(3)手機是做平拋運動,設它在水平方向運動距離為S就到地面,則
S=V*T
H=g*T^2 / 2
得 S=V*根號(2H / g)=ω*D*根號(2H / g)=0.866*10*根號(2*5 / 10)=8.66米
在地面這個水平面上,原來運動的圓半徑(手機剛拋出時)與S構成直角三角形的兩條直角邊,
所以管理員要沿這個直角三角形的斜邊跑,至少要跑的距離等于斜邊長度.
即 至少跑的距離是 X=根號(D^2+S^2)=根號(10^2+8.66^2)=13.2米
某游樂場中有一種叫“空中飛椅”的游樂設施,其基本裝置是將繩子上端固定在轉盤的邊緣上,繩子下端連接座椅,人坐在座椅上隨轉盤旋轉而在空中飛旋.若將人和座椅看成是一個質點,則可簡化為如圖所示的物理模型.其中P為處于水平面內的轉盤,可繞豎直轉軸OO
某游樂場中有一種叫“空中飛椅”的游樂設施,其基本裝置是將繩子上端固定在轉盤的邊緣上,繩子下端連接座椅,人坐在座椅上隨轉盤旋轉而在空中飛旋.若將人和座椅看成是一個質點,則可簡化為如圖所示的物理模型.其中P為處于水平面內的轉盤,可繞豎直轉軸OO′轉動,設繩長l=10 m,質點的質量m=60 kg,轉盤靜止時質點與轉軸之間的距離d=4 m.轉盤慢慢加速運動,經過一段時間后轉速保持穩(wěn)定,此時人與轉軸之間的距離變?yōu)镈=10m且保持不變.不計空氣阻力及繩重,繩子不可伸長,g=10 m/s2)求:
(1)最后轉盤勻速轉動時的角速度大約為多少?
(2)轉盤從靜止到啟動后達到穩(wěn)定狀態(tài)這一過程,繩子對人做了多少功?
(3)若轉盤穩(wěn)定轉動后,一位游客隨身攜帶的手機突然滑下來,此時座椅離地面H=5m,在地面上的管理員發(fā)現(xiàn)這一情況后,跑過來接,如果管理員在轉軸中心處,問他至少應該跑多遠才行?
(1)0.866
(2)3450
(3)13.2
(1)最后轉盤勻速轉動時的角速度大約為多少?
(2)轉盤從靜止到啟動后達到穩(wěn)定狀態(tài)這一過程,繩子對人做了多少功?
(3)若轉盤穩(wěn)定轉動后,一位游客隨身攜帶的手機突然滑下來,此時座椅離地面H=5m,在地面上的管理員發(fā)現(xiàn)這一情況后,跑過來接,如果管理員在轉軸中心處,問他至少應該跑多遠才行?
(1)0.866
(2)3450
(3)13.2
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