问题 计算题

如图所示,水平转盘的中心有一竖直的小圆筒,质量为m的物体A放在转盘上,A到竖直筒中心的距离为r,A物体通过轻绳跨过无摩擦的滑轮与B物体相连,B与A的质量相同,物体A与转盘间的最大静摩擦力是正压力的倍,重力加速度为g,则转盘转动的角速度在什么范围内,A物体才能随转盘转动?

答案

解:取物体A为研究对象,物体随转盘转动的向心力应由绳的拉力和摩擦力提供,

摩擦力可能为零,可能指向圆心,也可能背离圆心,绳的拉力F总等于物体B的重力mg。

若物体随转盘转动的角速度较大,则要沿转盘外滑,此时绳的拉力与最大静摩擦力的合力提供向心力,由牛顿第二定律得:

解得

若A物体随转盘转动的角速度较小,则要向圆心滑动,此时静摩擦力的方向背离圆心,

由牛顿第二定律得:

解得

要使A随转盘一起转动,则角速度应满足的关系是:

单项选择题
多项选择题