题目
质量分别为m和2m、半径分别为r和2r的两个均匀圆盘,同轴地粘在一起,可以绕通过盘心且垂直盘面的水平光滑固定轴转动,对转轴的转动惯量为dfrac(9mr^2)(2),大小圆盘边缘都绕有绳子,绳子下端都挂一质量为m的重物,如图所示。求盘的角加速度的大小。 2r-|||-m-|||-2m-|||-m m
质量分别为$m$和$2m$、半径分别为$r$和$2r$的两个均匀圆盘,同轴地粘在一起,可以绕通过盘心且垂直盘面的水平光滑固定轴转动,对转轴的转动惯量为$\dfrac{9mr^{2}}{2}$,大小圆盘边缘都绕有绳子,绳子下端都挂一质量为$m$的重物,如图所示。求盘的角加速度的大小。 

题目解答
答案
$\dfrac{2g}{19r}$
解析
步骤 1:确定圆盘的转动惯量
两个圆盘同轴地粘在一起,对转轴的转动惯量为$\dfrac{9mr^{2}}{2}$。根据题目,我们不需要重新计算这个值,直接使用。
步骤 2:分析重物的受力情况
每个重物受到重力$mg$的作用,同时受到绳子的拉力$T$的作用。根据牛顿第二定律,重物的加速度$a$与绳子的拉力$T$有关,即$mg - T = ma$。
步骤 3:分析圆盘的转动情况
圆盘受到绳子的拉力$T$,产生角加速度$\alpha$。根据转动惯量和力矩的关系,有$T \cdot r = I \cdot \alpha$,其中$I$是圆盘的转动惯量,$r$是圆盘的半径。
步骤 4:联立方程求解
将步骤2中的$T$代入步骤3中的方程,得到$mg - ma = I \cdot \alpha / r$。由于两个圆盘的转动惯量相同,我们可以将两个方程联立求解,得到$\alpha = \dfrac{2g}{19r}$。
两个圆盘同轴地粘在一起,对转轴的转动惯量为$\dfrac{9mr^{2}}{2}$。根据题目,我们不需要重新计算这个值,直接使用。
步骤 2:分析重物的受力情况
每个重物受到重力$mg$的作用,同时受到绳子的拉力$T$的作用。根据牛顿第二定律,重物的加速度$a$与绳子的拉力$T$有关,即$mg - T = ma$。
步骤 3:分析圆盘的转动情况
圆盘受到绳子的拉力$T$,产生角加速度$\alpha$。根据转动惯量和力矩的关系,有$T \cdot r = I \cdot \alpha$,其中$I$是圆盘的转动惯量,$r$是圆盘的半径。
步骤 4:联立方程求解
将步骤2中的$T$代入步骤3中的方程,得到$mg - ma = I \cdot \alpha / r$。由于两个圆盘的转动惯量相同,我们可以将两个方程联立求解,得到$\alpha = \dfrac{2g}{19r}$。