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简答题 如图所示,一质量为m的小球由一绳索系着,以角速度ω0在无摩擦的水平面上,作半径为r0的圆周运动.如果在绳的另一端作用一竖直向下的拉力,使小球作半径为r0/2的圆周运动.试求:(1)小球新的角速度;(2)拉力所作的功.
  • (1)根据分析,小球在转动的过程中,角动量保持守恒,故有式中J0和J1分别是小球在半径为r0和12r0时对轴的转动惯量,即
    (2)随着小球转动角速度的增加,其转动动能也增加,这正是拉力作功的结果.由转动的动能定理可得拉力的功为
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