如图在绕竖直轴OO’做匀速转动的水平圆盘上,沿同一半径方向放着可视为质点的A、B两物体,同时用长为的细线将这两物连接起来,一起随盘匀速转动。已知A、B两物体质量分别为mA=0.3kg和mB=0.1kg,绳长=0.1m,A到转轴的距离r=0.2m,A、B两物体与盘面之间的最大静摩擦力均为其重力的0.4倍,g取10m/s2.
⑴若使A、B两物体相对于圆盘不发生相对滑动,求圆盘的角速度。
⑵当圆盘转速增加到A、B两物体即将开始滑动时烧断细线,则A、B两物体的运动情况如何?A物体所受摩擦力时多大?
【答案】(1)(2)A不动;B物体做离心运动;FA=1.07N
【解析】(1)当A开始滑动时,表明A与盘间的静摩擦力也已达最大,则:
对A:μmAg-FT=mω2RA
对B:FT+μmBg=mω2RB
由上面两式联解得:此时圆盘的角速度为:
则当时,A、B两物体相对于圆盘不发生相对滑动.
(2)烧断细线,A与盘间静摩擦力减小,继续随盘做半径为RA=20cm的圆周运动.
此时f=mAω2RA,解得:f=0.3×()2×0.2=1.07N
而B由于最大静摩擦力不足以提供向心力而做离心运动.