如图所示,某同学用硬塑料管和一个质量为m的铁质螺丝帽研究匀速圆周运动,将螺丝帽套在塑料管上,手握塑料管使其保持竖直并在水平方向做半径为r的匀速圆周运动,则只要运动角速度合适,螺
来源:学生作业帮助网 编辑:作业帮 时间:2024/11/29 03:32:24
如图所示,某同学用硬塑料管和一个质量为m的铁质螺丝帽研究匀速圆周运动,将螺丝帽套在塑料管上,手握塑料管使其保持竖直并在水平方向做半径为r的匀速圆周运动,则只要运动角速度合适,螺
如图所示,某同学用硬塑料管和一个质量为m的铁质螺丝帽研究匀速圆周运动,将螺丝帽套在塑料管上,手握塑料管使其保持竖直并在水平方向做半径为r的匀速圆周运动,则只要运动角速度合适,螺丝帽恰好不下滑,假设螺丝帽与塑料管间的动摩擦因数为μ,认为最大静摩擦力近似等于滑动摩擦力.则在该同学手转塑料管使螺丝帽恰好不下滑时,下述分析正确的是
A.螺丝帽受的重力与最大静摩擦力平衡
B.螺丝帽受到杆的弹力方向水平向外,背离圆心
C.此时手转动塑料管的角速度ω=
D.若杆的转动加快,螺丝帽有可能相对杆发生运动
请帮我分析一下受力,在解释一下D为什么不对.
如图所示,某同学用硬塑料管和一个质量为m的铁质螺丝帽研究匀速圆周运动,将螺丝帽套在塑料管上,手握塑料管使其保持竖直并在水平方向做半径为r的匀速圆周运动,则只要运动角速度合适,螺
螺丝帽在运动中受四个力:竖直方向有重力、塑料管对螺母的摩擦力,水平方向有物体圆周运动的惯性离心力、塑料管对螺母的弹力.
因为匀速圆周运动是一种平衡状态.所以:竖直方向上,重力=塑料管对螺母的摩擦力、水平方向上,物体圆周运动的惯性离心力=塑料管对螺母的弹力.
A选项,两个竖直方向上的力平衡,正确.
B选项,离心力是水平向外、背离圆心的,所以离心力的平衡力,即塑料管对螺母的弹力应该是水平向内、指向圆心.所以错误.
C选项,ω=?显示不出.分析:恰好不下滑时重力等于离心力,即mg=μF(F的大小等于管子对螺母的弹力,也就是离心力的大小).由公式F=mrω²代入,得μmrω²=mg,ω=√g/μr.是否正确,自己核对.
D选项,转得越快离心力越大,即弹力越大摩擦力越大.相对杆发生运动有两种:竖直和水平.竖直方向因为弹力平衡离心力,而离心力是惯性力(假想力),所以不管转速多快,惯性离心力和塑料管对螺母的弹力一直相等(除非管子断裂).竖直方向上,最大静摩擦力在等于重力的情况下继续变大,所以在重力不加大的情况下,重力=静摩擦力<最大静摩擦力,即不会有竖直方向上的相对运动(注意“静摩擦力”和“最大静摩擦力”的区别).综上所述,不会有相对运动,D选项错误.