在2014年的春晚上,一位小女孩独自在晚会上自转一整晚,被人们亲切的称为小彩旗,节目已经播出,观众

在2014年的春晚上,一位小女孩独自在晚会上自转一整晚,被人们亲切的称为小彩旗,节目已经播出,观众反响热烈。现假设小彩旗体重45kg,每秒转2圈,问小彩旗所受向心力,向心加速度,线速度是多少。小彩旗转着转着想加快速度,请问小彩旗最快速度是多少才不会转倒?(鞋和地面摩擦系数为0.5)

好吧,鉴于题目所给信息不全,因此搜索到小彩旗身高155左右,又根据淘宝女裤装里的身高体重对照表,m=45Kg体重腰围约2尺=33.3X2cm=66.6cm。由于小彩旗的胳膊太细,忽略重量,即假设小彩旗为圆柱状,并作匀速圆周运动,那么半径为r=0.666/2π=0.106m,又可求出旋转角速度为ω=2πn=12.57rad/s,于是向心力F=mrω^2=753.68N,向心加速度a=rω^2=16.75m/s^2.线速度v=rω=1.33m/s。与地面摩擦力f=μmg=220.5N<F=753.68N,摩擦力太小,所以小彩旗不用想着加快速度,她以每秒两圈转的时候她就已经飞出去了!!
温馨提示:答案为网友推荐,仅供参考
第1个回答  2014-01-31
第一问:F=ma=0,v=2*√(0.12*pi) ( 半径不考虑裙子是√(0.03/pi) )
第二问:1/√(2) (把人看作圆柱体,裙子半径与质量忽略,μmg=ma=mv*v/r,把所有质量集中到旋转边缘(反正最后可以忽略)根据第一问的r,算出v即可)
第一问r的求法:人体p=m/v,v=hs,s=pi*r*r追问

什么是pi

追答

以下是答案与思路:(备注:pi=3.1415926……(不会打π))

参考答案:F=ma=0N,边缘线速度v=1.27m/s;小彩旗自转速度可以无限大。

解答思路(供参考):

第一问:

       估计信息:身高1.5m,体重45kg,那么人体密度p=m/v=1.0*10^3kg/m^3,(把人看作是圆柱体)v=hs,(人体横截面面积可计算,并由此求出旋转半径)s=π*r^2,

     计算得出r=√(0.03/π)=0.098m(为了便于计算,大家计算时建议用半径r=0.1m)。

     此时旋转角速度为ω=2πn=12.57rad/s,

     线速度v=rω=1.27m/s。向心力F=mrω^2=710.61N,

    (计算向心力的时候,若把质量都集中到半径的边缘部分,可能已经出错。因为根据对称性,关于圆心对称的相应部分都对应产生等大、反向的向心力,故向心力、向心加速度均为0。边缘部分线速度的计算,以上计算应该没问题)

     向心加速度a=rω^2=15.79m/s^2(错误算法),

     向心力F=mrω^2=710.61N(错误算法)。

第二问:

       考虑对称性:那么只要不会飞起来,转速可以无限大(想想陀螺的旋转,只要能转起来,转快一些肯定不会倒,反而转慢了会倒。若把小彩蝶等效为陀螺,情况应该是这样子的。)

    再次提供一个错误思路:  

根据向心力全部由摩擦力提供f=μmg=ma=mv^2/r,解出最大线速度v=0.71m/s^2<v=1.27m/s,说明现在速度已经过快,即每秒两圈转速时,小彩旗已经飞出去了……(进行这样的计算时,也是把质量集中到了边缘部分,此等效计算也已经产生错误,试想她若受到到一个摩擦力,那么水平方向上受力不平衡,她怎么能够稳定的在那里“原地”自转呢?(水平方向上,她自己只能受到摩擦力,如果没有外力来平衡,她不可能在原地自传,应该会发生平动之类的)还有其他错误,原因同第一问的分析。)

   (6xmw望采纳wyj)

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第2个回答  2014-01-31
亲,她原地转怎么可能会转倒啊!想想陀螺吧!除非她身体不结实,转太快了,然后分尸了!
第3个回答  2014-01-31
哦,可以解。设半径为r 根据每秒转2圈,得w为4π每秒 根据mw方r=mv方/r 解得v=4r 再将v=4r带入mv方/r=mgμ 解得r=5/16 再将r=5/16 带入v=4r ,解得v=5/4 再根据mw方r=am 解得a=5 F=225
第4个回答  2014-01-31

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