Question

如图所示，质量为m＝0.2kg的小球固定在长为L＝0.9m的轻杆的一端，杆可绕O点的水平转轴在竖直平面内转动。（g＝10 m/s2)求：

(1)当小球在最高点的速度为多大时，球对杆的作用力为零?

(2)当小球在最高点的速度分别为6 m/s 和1.5 m/s 时，球对杆的作用力的大小与方向?

 

Answer 1

(1) 3m/s (2) 6N　　方向竖直向上 (3) 1.5N　　方向竖直向下

【解析】

试题分析：(1)球在最高点对杆作用力为零时，其受地球重力G提供球绕O作圆周运动所需向必力，故有

（2分）

代入数据解得：v＝3m/s（2分）

(2)当球在最高点速度为v1＝6m/s时设杆对球的作用力为F1,取竖直向下为正，则有

（1分）

代入数据得：F1＝6N（１分）

由牛三定律有球对杆的作用力为F1，＝－6N　　方向竖直向上.（１分）

（3）当球在最高点速度为v2＝1.5m/s时设杆对球的作用力为F2,仍取竖直向下为正，则有

（１分）

代入数据得：F2＝－1.5N（１分）

由牛三定律有球对杆的作用力为F2，＝1.5N　　方向竖直向下。（１分）

考点：本题考查圆周运动、牛顿运动定律