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1,已知运动半径为r,绳长为l,

来源:学生作业帮 编辑:搜搜考试网作业帮 分类:物理作业 时间:2024/05/28 05:00:02
1,已知运动半径为r,绳长为l,
2,l=10cm,r=6cm,求旋转频率和向心加速度
3,当小球质量m=0.1kg,求绳子的拉力
希望解答时给出所有完整公式,完全不了解这种问题,
1,已知运动半径为r,绳长为l,
圆锥摆的装置如下图.

绳长是L,小球质量是 m,绳子偏离竖直方向的夹角是θ.

  小球受到重力 mg,绳子拉力 F拉.它们的合力是水平的,提供为向心力  F向.
显然,F向=m* ω^2 * r  ,ω是角速度,r 是圆轨迹的半径
而 F向 / (mg)=tanθ
所以 (mg)*tanθ=m* ω^2 * r
即 g *tanθ= ω^2 * r
由几何关系知,r / L=sinθ 
tanθ=sinθ / cosθ=sinθ / 根号[ 1-( sinθ)^2 ]=( r / L ) /  根号[ 1-( r / L)^2 ]=r / 根号( L^2- r ^2)
所以 ω=根号(g *tanθ / r)=根号[ g / 根号( L^2- r ^2) ]

1、本题第一问中,已知运动半径 r ,绳长为L,所以角速度是 ω=根号[ g / 根号( L^2- r ^2) ]
2、本题第二问中,L=10厘米=0.1米,r =6厘米=0.06米,得频率是
 f=ω / ( 2π )={根号[ g / 根号( L^2- r ^2) ] }/ ( 2π )
={根号[ 10 / 根号(0.1^2- 0.06 ^2) ] }/ ( 2*3.14 )
=1.78  赫兹
向心加速度是 a向=ω^2 * r=[  g / 根号( L^2- r ^2) ] * r
得 a向=[  10 / 根号( 0.1^2- 0.06 ^2) ] * 0.06=7.5  m/s^2
3、当小球质量 m=0.1千克时,绳子拉力大小是
F拉=根号 [ (mg)^2+F向^2 ]
=根号 [ (mg)^2+ (m*a向)^2 ]
=根号[ ( 0.1*10)^2+( 0.1* 7.5)^2 ]
= 1.25 牛