如图所示,半径R=0.5m的光滑圆环上套有一质量为m=0.1kg的小环,当圆环绕着过环心的竖直轴匀速旋转时,若环每秒钟恰好转过2圈,求小环偏离圆环最低点的高度h。(取g≈π2)
【答案】 【解析】小环绕着环心的竖直轴旋转时做匀速圆周运动,由其重力和圆环的支持力的合力提供向心力,根据向心力公式及几何关系即可求解小环偏离圆环最低点的高度.
解:设如图示的圆心角为θ,则有:h=R(1﹣cosθ)
对小球受力分析得:Nsinθ=mω2r
而Ncosθ=mg,r=Rsinθ,
角速度ω=2πn=4πrad/s
解得:,=0.4375m
答:小环偏离圆环最低点的高度h为0.4375m