如果一个硬圈小车没动是不是小车没受到细绳的拉力?

如题所述

圆周运动是高中物理中比较重要,也是比较难掌握的一种运动形式,其实和直线运动一样,要从动力学和运动学两个方面去学习研究。我们知道,物体的运动形式和它的受力情况有紧密关系,简单的将受到什么样的力,就会有什么样的运动形式。

做圆周运动的物体,如果受到的合外力刚好可以提供物体做某种匀速圆周运动所需要的向心力,则物体做匀速圆周运动,否则就是不会。高中物理圆周运动中涉及到定量计算,都只要求是匀速圆周运动。本文归纳了圆周运动中比较重要,也相对来讲比较难的一类题型---临界问题,总结这类问题的解题思路。

水平面内的圆周运动(一般为匀速圆周运动)
例题1:如图1所示,水平转盘上放有质量为m的物块,当物块到转轴的距离为r时,连接物块和转轴的绳刚好被拉直(绳上张力为零)。物体和转盘间最大静摩擦力是其下压力的μ倍。求:

⑴当转盘角速度ω1=√(μg/2r)时,细绳的拉力T1

⑵当转盘角速度ω2=√(3μg/2r)时,细绳的拉力T2

图1

分析:物块做匀速圆周运动的向心力是由静摩擦力和细绳的拉力的合力提供,圆周运动的角速度不同,则需要的向心力也会不同,相应的合外力也要发生变化,当合外力不能满足所需的向心力时,则物体会做近心运动或离心运动。

解答:设物块与转盘间的静摩擦力达到最大值时转盘的角速度为ω0,由牛顿第二定律有μmg=mω0^2r

解得ω0=√(μg/r),此为角速度的临界值。

(1)当ω1=√(μg/2r)时,ω1<ω0,此时绳子不受力,完全由静摩擦力提供向心力,所以T1=0.

(2)当ω2=√(3μg/2r)时,ω2>ω0,此时最大静摩擦力不足以提供向心力,需要和细绳的拉力一起提供物块做圆周运动的向心力,则有:T2+μmg=mω2^2r,所以T2=mω2^2r-μmg=μmg
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