为0.2m,并已知M与水平面的最大静摩擦力为2N,现使此平面绕中心轴线转动,问角速度ω在什么范围内可使m处于静止状态?(g=10m/s2)
分析:分析出向心力来源是解决此类问题的关键,竖直方向重力与支持力平衡,水平方向有拉力和静摩擦力,随着角速度大小的变化,静摩擦力的大小和方向均变化。
解析:物体M受地面拉力为T、摩擦力为f.当ω有最小值时M有向圆心运动趋势,摩擦力方向背离圆心向外,根据牛顿第二定律:
对m有:
对M有:
所以, 解得ω1=2.9rad/s
当ω有最大值时,水平面对M的摩擦力指向圆心,根据牛顿第二定律:
对M有:
所以
代入数值解得:ω2=6.5rad/s
故有:2.9rad/s≤ω≤6.5rad/s
例2.如图4-2-2所示,质量为m的小球在竖直平面内的光滑圆形轨道内侧作圆周运
动,通过最高点且刚好不脱离轨道时的速度为v ,则当小球通过
与圆心等高的A点时,对轨道内侧的压力的大小为 ( )
A. mg B.2mg
C.3mg D.5mg
解析:设圆形轨道的半径为r,在最高点
小球由最高点到A点的过程机械能守恒
在A点
由以上各式解得 F=3mg
故C选项正确。