分析:(1)砂轮克服转轴间摩擦力做功公式W=f?n?πD,f是转轴间的摩擦力大小,n是砂轮脱离动力到停止转动的圈数,D是砂轮转轴的直径.根据动能定理得知,砂轮克服转轴间摩擦力做功等于砂轮动能的减小,求解砂轮每次脱离动力的转动动能.
(2)采用数学归纳法研究砂轮的转动动能E
k与角速度ω的关系式:当砂轮的角速度增大为原来2倍时,砂轮的转动动能E
k是原来的4倍;当砂轮的角速度增大为原来4倍时,砂轮的转动动能E
k是原来的16倍,得到E
k与ω
2成正比,则有关系式E
k=kω
2.将任一组数据代入求出比例系数k,得到砂轮的转动动能E
k与角速度ω的关系式.
(3)根据动能与角速度的关系式,用砂轮的角速度表示动能,根据动能定理求出转过45圈后的角速度.
解:
(1)根据动能定理得:E
k=f?n?πD,代入计算得到数据如下表所示.
ω/rad?s-1
| 0.5
| 1
| 2
| 3
| 4
|
n
| 5.0
| 20
| 80
| 180
| 320
|
Ek/J
| 0.5
| 2
| 8
| 18
| 32
|
(2)由表格中数据分析可知,当砂轮的角速度增大为原来2倍时,砂轮的转动动能E
k是原来的4倍,得到关系E
k=kω
2.当砂轮的角速度增大为原来4倍时,砂轮的转动动能E
k是原来的16倍,得到E
k与ω
2成正比,则有关系式E
k=kω
2.k是比例系数.将任一组数据比如:ω=1rad/s,E
k=2J,代入得到k=2J?s/rad,所以砂轮的转动动能E
k与角速度ω的关系式是E
k=2ω
2(3)根据动能定理得
-f?n?πD=2ω
22-2ω
12代入解得ω
2=2rad/s
故答案为:(1)、0.5,2,8,18,32;
(2)、2ω
2;
(3)、2rad/s