如图所示,半径为2r的水平圆盘距地面的高度为h=8r5μ,质量mA=4m与mB=m的A、B两个物块,均可看成质点,用一根不可伸长的轻绳连在一起,轻绳经过圆盘圆心,长3r。A和B一起随圆盘绕竖直中心轴OO'转动(O'为转盘圆心在地面沿竖直方向的投影),转动角速度ω从零开始缓慢增大,直到有物块相对圆盘运动为止。A、B两物块的转动半径rA=r,rB=2r(B在转盘边缘)。它们与圆盘间的动摩擦因数均为μ。取最大静摩擦力等于滑动摩擦力,不计空气阻力,重力加速度为g,所有物理量为国际单位制,求:
(1)当绳上恰好出现拉力时,圆盘的角速度ω1大小;
(2)ω>3μg2r后,随着角速度的缓慢增加,是否有物体受到的摩擦力为零?如果有,求出此时圆盘角速度大小ω2;
(3)随着角速度进一步缓慢增加,两物块相对圆盘滑动,假设滑动瞬间绳子断裂,求B落地的位置与O'之间的距离。
h
=
8
r
5
μ
ω
>
3
μg
2
r
【答案】(1)当绳上恰好出现拉力时,圆盘的角速度ω1大小;
(2)随着角速度的缓慢增加,有物体受到的摩擦力为零;此时圆盘角速度大小为;
(3)B落地的位置与O'之间的距离为6r。
μg
2
r
(2)随着角速度的缓慢增加,有物体受到的摩擦力为零;此时圆盘角速度大小为
2
μg
r
(3)B落地的位置与O'之间的距离为6r。
【解答】
【点评】
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