一转动装置如图甲所示,两根足够长轻杆OA、OB固定在竖直轻质转轴上的O点,两轻杆与转轴间夹角均为30°,小球a、b分别套在两杆上,小环c套在转轴上,球与环质量均为m,c与a、b间均用长为L的细线相连,原长为L的轻质弹簧套在转轴上,且与轴上P点、环c相连。当装置以某一转速转动时,弹簧伸长到,环c静止在O处,此时弹簧弹力等于环的重力,球、环间的细线刚好拉直而无张力。弹簧始终在弹性限度内,忽略一切摩擦和空气阻力,重力加速度为g。求:
(1)细线刚好拉直而无张力时,装置转动的角速度ω1
(2)如图乙所示,该装置以角速度ω2(未知)匀速转动时,弹簧长为L/2,求此时杆对小球的弹力大小;
(3)该装置转动的角速度由ω1缓慢变化到ω2,求该过程外界对转动装置做的功。
相关知识点