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圓周運動常見的模型

生活 更新时间:2025-02-02 06:49:47

圓周運動常見的模型?圓周運動當中,有一類題目好多小夥伴也覺得比較頭疼,那就是在一些圓盤模型當中,問誰先動的問題,有沒有萬能的方法呢?我們直接用一個相對來說比較複雜的問題來說明一下,今天小編就來聊一聊關于圓周運動常見的模型?接下來我們就一起去研究一下吧!

圓周運動常見的模型(圓周運動之圓盤模型-----誰先動)1

圓周運動常見的模型

圓周運動當中,有一類題目好多小夥伴也覺得比較頭疼,那就是在一些圓盤模型當中,問誰先動的問題,有沒有萬能的方法呢?我們直接用一個相對來說比較複雜的問題來說明一下。

如圖

在水平圓盤上放有質量分别為 m 、 m 、 2 m 的可視為質點的三個物體 A 、 B 、 C ,圓盤可繞垂直圓盤的中心軸 OO ′ 轉動。三個物體與圓盤的滑動摩擦因數相同為 μ ,最大靜摩擦力認為等于滑動摩擦力。三個物體與軸 O 共線且 OA = OB = BC = r ,現将三個物體用輕質細線相連,保持細線伸直且恰無張力。當圓盤從靜止開始轉動,角速度極其緩慢地增大, ABC 均未相對圓盤滑動,則對于這個過程中

(1) 當角速度 ω 1 多大時,物體 B 和物體 C 之間的繩上恰好有張力?

(2) 當角速度 ω 2 多大時,物體 A 和物體 B 之間的繩上恰好有張力?

(3) 當角速度 ω 3 多大時,物體 A 受到的靜摩擦力為零?

(4) 試定量畫出物體 A 所受靜摩擦力大小 f A 随圓盤緩慢增加的角速度平方 ω 2 的圖像。

解析:這類問題我們應該如何來思考呢?其實最普遍的方法還是我們以前所說的物體能不能做圓周運動?也就是說,物體做圓周運動時所需要的向心力,所有的施力物體能提供嗎?而在這種圓盤問題當中當角速度比較小的時候,顯然,所有的物體都在做勻速圓周運動,并且角速度相等。我們抛開問題來分析,當角速度越來越大的時候,三個物體做圓周運動所需要的向心力也越來越大,顯然,根據向心力的公式,我們可以知道物體c首先達到了臨界條件也就是說,此時物體c所受的摩擦力達到了最大靜摩擦力,如果此時加速度再稍微大一點,物體c要想保持圓周運動,必須有繩子提供拉力進行補充,所以BC之間繩子剛好有張力時的的角速度,根據c所受的最大靜摩擦力和c勻速圓周運動所需要的向心力相等,就可以把這這個角速度求出來。按照這個思路,我們繼續分析,當b所受的摩擦力達到最大靜摩擦力時,AB之間的繩也有了張力。注意,此時a所受的摩擦力會逐漸減小,因為他的向心力會由AB之間的張力提供這是本題的一個難點,大家分析的時候一定要注意,注意體會,我們以前一直強調的摩擦力是一個被動力。随着角速度的繼續增大A所受的摩擦力會會經曆一個由最大到零,然後再到最大的的過程。所以當AB的摩擦力達到最大的時候,也就是ABC即将發生相對滑動的時候,把這一點搞清楚解決本題就不是什麼問題了。

總之,誰先動的問題?說白了還是一個圓周運動的臨界問題,就是需要比較提供的向心力和需要的向心力。

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