问答题 如图所示,质量为M,半径为R的水平静止均质圆盘能绕其中心轴线作无摩擦转动。某一时刻,有一只质量为m的小白鼠,沿逆时针切线方向以速度v 0 跳上圆盘边缘A点,并停在该点。5秒后,另一只质量为m的小白鼠,沿顺时针切线方向以速度v 0 跳到圆盘上B点。A点与B点在同一直径的两端。当第二只小白鼠落到圆盘上后,它和第一只小白鼠同时发现对方,于是两只白鼠分别以相对于圆盘的速度v 1 和v 2 (v 2 ≠v 1 ) 沿圆盘边缘逆时针方向跑动。求:
问答题 当第二只小白鼠跳上圆盘时,圆盘已经朝什么方向转动了多少角度;
【正确答案】
【答案解析】圆盘的转动惯量为
根据角动量守恒有, ,转动方向为逆时针。
经过5秒后,第二只小白鼠跳上去圆盘时,圆盘逆时针转动的角度为
问答题 当两只小白鼠相遇的时候,圆盘又朝什么方向转动了多少角度?
【正确答案】
【答案解析】当第二只小白鼠顺时针方向跳上圆盘,根据角动量守恒有

解得ω 2 =0,即此时圆盘停止转动。
当两只小白鼠发现对方后,都沿逆时针方向跑动时,仍满足角动量守恒,

其中ω m0 ,ω m1 ,ω m2 分别对应圆盘、第一只和第二只小白鼠相对于静止地面的转动角速度,则它们满足关系式(ω m1m0 ) R=V 1 ,(ω m2m0 ) R=V 2
于是得到
解出 ,负号表示方向顺时针。
从两只老鼠开始逆时针跑动到相遇时,所用时间为 ,故而,圆盘转动的角度表达式为