问题
计算题
如图所示,一个竖直放置的圆锥筒可绕其中心OO'转动,筒内壁粗糙,筒口半径R=2 m,筒壁和水平面的夹角θ=30°,筒内壁A点的高度为筒高的一半.内壁上有一质量为m=1 kg的小物块放在筒壁上的A处.g取10 m/s2,求:
(1)当筒不转动时,物块静止在筒壁A点受到的摩擦力大小;
(2)当物块在A点随筒做匀速转动,且其受到的摩擦力为零时,筒转动的角速度大小;
(3)若物块与筒壁间的动摩擦因数μ=,最大静摩擦力等于滑动摩擦力,要使物块在A点随筒做匀速转动而不产生相对滑动,那么筒转动的最大角速度不能超过多大?
答案
解:(1)f=mgsinθ
f=5 N
(2)mgtanθ=mω2r
r=,ω=
rad/s
(3)当角速度最大时筒壁对物块的最大静摩擦力沿筒壁向下
Ncosθ=fsinθ+mg
Nsinθ+fcosθ=mω2r
f=μN
ω=rad/s
最大角速度不能超过ω=rad/s.