1. 某工厂生产流水线示意图如图所示,半径R=1m的水平圆盘边缘F固定一小桶。在圆盘直径DE正上方平行放置水平传送带沿着顺时针方向匀速转动,传送带右端C点与圆盘圆心O点在同一竖直线上,竖直高度h=1.25m。AB为一个与CO在同一竖直平面内的四分之一光滑圆弧轨道,半径r=0.45m,且与水平传送带相切于B点。一质量为m=0.2kg的滑块(可视为质点)从A点由静止释放,滑块与传送带间的动摩擦因数
当滑块到达B点时,圆盘从图示位置以一定的角速度
绕过圆心O的竖直轴匀速转动,滑块达到C点时恰与传送带同速并水平抛出,刚好落入圆盘边缘的小桶内。取
,求:
(1)滑块到达圆弧轨道B点时对轨道的压力
(2)传送带BC的部分的长度L;
(3)圆盘转动的角速度
应满足的条件。
答案:(1)6N,方向竖直向下 (2)1.25m (3)
rad/s(n=1,2,3...)
【解析】(1)滑块从A点到B的过程中,由动能定理有
解得
滑块到达B点时,由牛顿第二定律有
解得
根据牛顿第三定律,滑块达到B点时对轨道的压力大小为6N,方向向下。
(2)滑块离开C点后做平抛运动
解得
,滑块由B到C过程中,根据动能定理有
解得
(3)滑块由B到C过程中,根据运动公式有
解得
则
圆盘转动的角速度
应满足
解得
知识点
1、基本物理量的描述
①线速度大小:v=△L/△t 单位m/s;匀速圆周运动:
②角速度大小:ω=△θ/△t 单位rad/s;匀速圆周运动:
③周期T: 物体运动一周需要的时间 。 单位:s。
④频率f: 物体1秒钟的时间内沿圆周绕圆心绕过的圈数。 单位:Hz
⑤转速n:物体1分钟的时间内沿圆周绕圆心绕过的圈数。 单位:r/s或r/min
说明:弧度rad;角速度/rads;转速 /rs,当转速为/rs时,f=n
2、两种传动方式
3、向心加速度
(1)定义:做匀速圆周运动的物体,加速度指向圆心。
(2)物理意义:线速度方向改变的快慢。
(3)方向:沿半径方向,指向圆心。
(4)大小:
(5)性质:匀速圆周运动是一个加速度大小不变、方向时刻变化的变加速曲线运动。
4、向心力
(1) 定义:做圆周运动的物体所受到的沿着半径指向圆心的合力,叫做向心力.
(2) 大小:
(3) 方向:指向圆心。 特点:是效果力,不是性质力。向心力是做圆周运动的物体受到的沿着半径指向圆心的力,它可以由某一个力单独承担,也可以是几个力的合力,还可以是物体受到的合外力在沿半径指向圆心方向上的分量。作用效果只是改变物体速度的方向,而不改变速度的大小。 性质力:重力、弹力、摩擦力(拉力,压力,支持力)、电场力、磁场力(安培力,洛伦兹力) 效果力:动力、阻力、下滑力、向心力
(4) 性质:变加速运动。
匀速圆周运动:周期、频率、角速度大小不变;向心力,向心加速度、速度大小不变,方向时刻改变。
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