20.旋轉(zhuǎn)木馬被水平鋼桿拴住,繞轉(zhuǎn)臺的中心軸做勻速圓周運動,若相對兩個木馬間的桿長為6m,木馬的質(zhì)量為30kg,騎木馬的兒童質(zhì)量為40kg,當(dāng)木馬旋轉(zhuǎn)的速度為6m/s時,試問:
(1)此時木馬和兒童的向心力分別由哪個物體提供.
(2)此時兒童受到的向心力是多大?

分析 (1)勻速圓周運動的向心力是由合外力提供的,分析受力來確定即可.
(2)已知兒童的質(zhì)量、線速度和半徑,由公式Fn=m$\frac{{v}^{2}}{r}$求解.

解答 解:(1)木馬受騎在木馬上的兒童對它的壓力、重力和鋼桿對它的作用力做勻速圓周運動.
由勻速圓周運動條件知,鋼桿對木馬作用力的豎直分力等于人和木馬的重力,而水平分力提供木馬做圓周運動的向心力,故木馬受到的向心力由鋼桿提供;
同理可得出兒童受到的向心力由木馬提供.
(2)兒童所受向心力由木馬提供且指向圓心,大小為 Fn=m$\frac{{v}^{2}}{r}$=40×$\frac{{6}^{2}}{3}$N=480N
答:
(1)木馬受到的向心力由鋼桿提供;兒童受到的向心力由木馬提供.
(2)此時兒童受到的向心力是480N.

點評 解決本題的關(guān)鍵知道勻速圓周運動的向心力由合外力提供,根據(jù)牛頓第二定律分析和求解.

練習(xí)冊系列答案
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A.光從真空射入介質(zhì)后,頻率變大
B.此介質(zhì)的折射率等于$\sqrt{2}$
C.入射角大于45°時可能發(fā)生全反射現(xiàn)象
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(1)電場強度的大小E;
(2)磁場的磁感應(yīng)強度的大小B;
(3)保持其他條件不變,假設(shè)磁感應(yīng)強度可調(diào),當(dāng)B為多大時,粒子以速度方向垂直于y軸地回到y(tǒng)軸(結(jié)果用根式表示).

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