如图所示,有一根长2L的轻质细线,它的两端固定在一根长为L的竖直转轴AB上,线上套一个可以自由移动的质量为m的小环.当转轴转动时小环正好以B为圆心,在水平面内作匀速圆周运动.求
(1)线的张力.
(2)小环的线速度.
网友回答
解:
设小球做匀速圆周运动的半径为r,则线长和半径之间的关系为
??? (2L-r)2=r2+L2,解得r=L.???????????????
则斜线与水平方向的夹角θ=53°
对小球受力分析如图所示,由牛顿第二定律可得
?? F+Fcosθ=m???????????????????????
?? Fsinθ=mg????????????????????????????
联立两式,解得F=mg,v=
答:
(1)线的张力为F=mg.
(2)小环的线速度是v=.
解析分析:小环以B为圆心在水平面内作匀速圆周运动时,由重力、两个细线的拉力的合力提供向心力.根据几何知识,求出小环圆周运动的半径,由牛顿第二定律求解线的张力和小环的线速度.
点评:本题是圆锥摆类型的问题,在分析小球受力时,不能将水平细线的拉力漏掉.中等难度.