滑轮边缘上每一点转动的角速度为ω==rad/s=100 rad/s.
向心加速度为
an=ω2r=1002×0.02 m/s2=200 m/s2.
【答案】 100 rad/s 200 m/s2
圆周运动的临界问题 1.水平面内的临界问题
在这类问题中,要特别注意分析物体做圆周运动的向心力来源,考虑达到临界条件时物体所处的状态,即临界速度、临界角速度,然后分析该状态下物体的受力特点,结合圆周运动知识,列方程求解.常见情况有以下几种:
(1)与绳的弹力有关的圆周运动临界问题.
(2)因静摩擦力存在最值而产生的圆周运动临界问题.
(3)受弹簧等约束的匀速圆周运动临界问题.
2.竖直平面内圆周运动的临界问题
在竖直平面内的圆周运动一般不是匀速圆周运动,但物体经最高点或最低点时,所受的重力与其他力的合力指向圆心,提供向心力.
(1)没有物体支撑的小球(轻绳或单侧轨道类).
小球在最高点的临界速度(最小速度)是v0=.小球恰能通过圆周最高点时,绳对小球的拉力为零,环对小球的弹力为零(临界条件:FT=0或FN=0),此时重力提供向心力.所以v≥时,能通过最高点;v<时,不能达到最高点.
(2)有物体支撑的小球(轻杆或双侧轨道类).
因轻杆和管壁能对小球产生支撑作用,所以小球达到最高点的速度可以为零,即临界速度v0=0,此时支持力FN=mg,当物体在最高点的速度v≥0时,物体就可以完成一个完整的圆周运动.
一水平放置的圆盘,可以绕中心O点旋转,盘上放一个质量是0.4 kg的铁块(可视为质点),铁块与中间位置的转轴处的圆盘用轻质弹簧连接,如图22所示.铁块随圆盘一起匀速转动,角速度是10 rad/s时,铁块距中心O点30 cm