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某游乐场中有一种叫“空中飞椅”的游乐设施,其基本装置是将绳子上端固定在转盘的边缘上,绳子下端连接座椅,人坐在座椅上随转盘旋转而在空中飞旋.若将人和座椅看成是一个质点,
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更新时间:2024-04-24 03:54:35
问题描述:

某游乐场中有一种叫“空中飞椅”的游乐设施,其基本装置是将绳子上端固定在转盘的边缘上,绳子下端连接座椅,人坐在座椅上随转盘旋转而在空中飞旋.若将人和座椅看成是一个质点,则可简化为如图所示的物理模型.其中P为处于水平面内的转盘,可绕竖直转轴OO′转动,设绳长l=10m,质点的质量m=60kg,转盘静止时质点与转轴之间的距离dd=4m.转盘逐渐加速转动,经过一段时间后质点与转盘一起做匀速圆周运动,此时绳与竖直方向的夹角θ=37°.(不计空气阻力及绳重,绳子不可伸长,sin37°=0.6,cos37°=0.8,g=10m/s2)求:

(1)质点与转盘一起做匀速圆周运动时转盘的角速度及绳子的拉力;

(2)转盘在上述匀速转动过程中,一位游客手中的苹果突然脱落,苹果第一次落地点与竖直转OO′轴的水平距离.已知苹果脱落时离地面的高度h=5m.

胡光伟回答:
  (1)如图所示,根据几何关系可得:D=d+lsinθ=4m+10sin37°m=10m   对质点受力分析可得:   mgtanθ=mω2D   联立代入数据得:ω=gtanθD
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