如图所示,在光滑的水平桌面上有一光滑小孔0,一根轻绳穿过小孔,一端连接质量为m=1kg的小球A,另一端连

如图所示,在光滑的水平桌面上有一光滑小孔0,一根轻绳穿过小孔,一端连接质量为m=1kg的小球A,另一端连接质量为M=4kg的重物B.求:(1)当A球沿半径为R=0.1m的圆做匀速圆周运动,其角速度为ω=10rad/s时,B对地面的压力是多少?(2)要使B物体对地面恰好无压力,A球的角速度应为多大?(g取10m/s2)

(1)对小球A来说,小球受到的重力和支持力平衡.因此绳子的拉力提供向心力,则:
FT=mRω2=1×0.1×102N=10N,
对物体B来说,物体受到三个力的作用:重力Mg、绳子的拉力FT、地面的支持力FN,由力的平衡条件可得:
FT+FN=Mg 故 FN=Mg-FT
将FT=10N代入可得:FN=(4×10-10)N=30N
由牛顿第三定律可知,B对地面的压力为30 N,方向竖直向下.
(2)当B对地面恰好无压力时,有:Mg=FT′,
拉力 FT′提供小球A所需向心力,则:FT′=mRω′2
则有:ω′2=
Mg
mR
=
4×10
1×0.1
rad/s=20rad/s
即:当B对地面恰好无压力时,A小球的角速度值应为20rad/s.
答:(1)当A球沿半径为R=0.1m的圆做匀速圆周运动,其角速度为ω=10rad/s时,B对地面的压力是30N,方向竖直向下
(2)要使B物体对地面恰好无压力,A球的角速度应为20rad/s.
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