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:2024/06/23 12:22:03
![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](/uploads/image/z/12308479-7-9.jpg?t=%E5%A6%82%E5%9B%BE%E6%89%80%E7%A4%BA%2C%E6%9F%90%E5%90%8C%E5%AD%A6%E7%94%A8%E7%A1%AC%E5%A1%91%E6%96%99%E7%AE%A1%E5%92%8C%E4%B8%80%E4%B8%AA%E8%B4%A8%E9%87%8F%E4%B8%BAm%E7%9A%84%E9%93%81%E8%B4%A8%E8%9E%BA%E4%B8%9D%E5%B8%BD%E7%A0%94%E7%A9%B6%E5%8C%80%E9%80%9F%E5%9C%86%E5%91%A8%E8%BF%90%E5%8A%A8%2C%E5%B0%86%E8%9E%BA%E4%B8%9D%E5%B8%BD%E5%A5%97%E5%9C%A8%E5%A1%91%E6%96%99%E7%AE%A1%E4%B8%8A%2C%E6%89%8B%E6%8F%A1%E5%A1%91%E6%96%99%E7%AE%A1%E4%BD%BF%E5%85%B6%E4%BF%9D%E6%8C%81%E7%AB%96%E7%9B%B4%E5%B9%B6%E5%9C%A8%E6%B0%B4%E5%B9%B3%E6%96%B9%E5%90%91%E5%81%9A%E5%8D%8A%E5%BE%84%E4%B8%BAr%E7%9A%84%E5%8C%80%E9%80%9F%E5%9C%86%E5%91%A8%E8%BF%90%E5%8A%A8%2C%E5%88%99%E5%8F%AA%E8%A6%81%E8%BF%90%E5%8A%A8%E8%A7%92%E9%80%9F%E5%BA%A6%E5%90%88%E9%80%82%2C%E8%9E%BA)
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.