Question

半徑為R的水平圓臺(tái)，可繞通過圓心O的豎直光滑細(xì)軸CC ′ 轉(zhuǎn)動(dòng)，如圖所示，圓臺(tái)上沿相互垂直的兩個(gè)半徑方向刻有凹槽，質(zhì)量為m_A的物體A放在一個(gè)槽內(nèi)，物體A與槽底間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ，質(zhì)量為m_B的物體B放在另一個(gè)槽內(nèi)，此槽是光滑的．AB間用一長(zhǎng)為l（l<R）且不可伸長(zhǎng)的輕繩繞過細(xì)軸相連．已知圓臺(tái)做勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，且A、B兩物體相對(duì)圓臺(tái)不動(dòng)（A、B兩物體可視為質(zhì)點(diǎn)，物體的最大靜摩擦力近似等于滑動(dòng)摩擦力）．

（1）當(dāng)圓臺(tái)轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度為ω₀，OA的長(zhǎng)度為l₁時(shí)，試寫出A、B兩個(gè)物體受到的向心力大小的表達(dá)式．

（2）不論圓臺(tái)轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度為多大，要使物體A和槽之間恰好沒有摩擦力，則OA的長(zhǎng)為多大？

（3）設(shè)OA長(zhǎng)為x，試分析圓臺(tái)的角速度ω和物體A到圓心的距離x所應(yīng)滿足的條件．

Answer 1

⑴ F_A = m_Aω₀²l₁       …………………………………………………………………1分

F_B = m_Bω₀²(l – l₁)   …………………………………………………………………1分

⑵  F = m_Aω²l₁       …………………………………………………………………1分

F = m_Bω²(l – l₁)   ……………………………………………………………………1分

解得    …………………………………………………………1分

⑶ 當(dāng)A、B兩物體相對(duì)轉(zhuǎn)臺(tái)靜止且恰無摩擦?xí)r，物體A、B的動(dòng)力學(xué)方程分別為

F = m_Aω²x， F = m_Bω²(l – x)，聯(lián)立解得   ……………………1分

當(dāng)A、B兩物體相對(duì)轉(zhuǎn)臺(tái)靜止且A恰沒有做遠(yuǎn)離軸心的運(yùn)動(dòng)時(shí)，物體A、B的動(dòng)力學(xué)方程分別為

F+μm_Ag=m_Aω²x，F(xiàn)=m_Bω²(l-x)

，           …………………………1分

當(dāng)A、B兩物體相對(duì)轉(zhuǎn)臺(tái)靜止且A恰沒有做向軸心的運(yùn)動(dòng)時(shí)，物體A、B的動(dòng)力學(xué)方程分別為

F - μm_Ag = m_Aω²x，F(xiàn) = m_Bω²(l - x)

，          …………………………1分

綜上分析可知                                   

解析:

略