物理向心力的问题

Question

圆周运动中如何判断是什么力提供向心力？为什么静摩擦力提供向心力时候。拉力T =0？

题目如下：
水平转盘上放有质量为M的物块，当物块到转轴的距离为R时，连接物块和转轴的绳刚好被拉直（绳上张力为零）。物体和转盘间最大静摩擦力是其正压力的u倍，求
（1）当转盘角速度w=根号(ug/2R)时，细绳拉力T
（2）当转盘角速度w=根号（3ug/2R)时，细绳拉力T

Answer 1

圆周运动，判断什么力提供向心力需要具体分析。不过如果是匀速圆周运动，那么，合外力必定等于向心力。

此题题目中高速的条件，是一个零界条件。即在某一角速度情况时，物块到转轴的距离为R（R也为绳的长度）时，向心力刚好由最大静摩擦力提供。再说详细点，就是说如果角速度再大一丁点，绳子就会对物块产生拉力。

根据题目的条件，实际上我们可以求得的东西由两个公式推出：
①最大静摩擦力f = umg
②向心力F = f = mRw²
求出此零界的角速度 w临界 = 根号(ug/R)。由此零界值，我们来判断绳子是否有张力

（1）、题中给的角速度w < w临界， 故摩擦力就足够提供向心力，细绳拉力T为零

（2）、此角速度w > w临界，故最大静摩擦力不足够提供向心力，即向心力由最大静摩擦力f和牺牲拉力T共同提供。同样，向心力公式F= mRw²可以求出此时向心力F的大小。然后用此 F - f 就可求出细绳拉力T

如果还有疑问，请用交谈或留言

Answer 2

需要对圆周运动的物体做受力分析,就知道什么力或者合力提供向心力.

当转盘角速度w=根号(ug/2R)时
向心力F=M*W*W*R,摩擦力=MgU
所以绳拉力=F-mgU=m*(ug/2r)*r-MgU<0
向心力小于摩擦力既,摩擦力保证物体不会飞出.所以绳拉力=0

当转盘角速度w=根号（3ug/2R)时
向心力F=M*W*W*R,摩擦力=MgU
所以绳拉力=F-mgU=m*(3ug/2r)*r-MgU=MgU/2
向心力大于摩擦力,所以绳拉力=MgU/2

Answer 3

对小孩受力分析，一个重力，一个秋千板对小孩的支持力。
两个力的合力提供小孩在最低点做匀速圆周运动的向心力。
合力F为mv^2/r=25*3*3/2.5=90N
小孩重力G为250N
压力与支持力为相互作用力，为N=F+G=340N