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如图所示,质量为m的小球与一根不可伸长的长为L的轻绳相连接,绳的另一端固定于O点,现将小球拉到跟水平方向成30°角的上方(绳恰好伸直),然后将小球自由释放,求小球到最低点时受到绳子的拉力的大小。

解:小球释放后,先做自由落体运动直到绳子绷直,根据对称性和三角形的全等关系,当绳子再次与水平方向的夹角为30°时,绳子与O点的距离再次为L,这时绳子刚好绷直,设绳刚绷直时获得的速度是v,则有
mg·2Lsin30°=

由于绳子绷紧瞬间,绳对球的作用力远大于球的重力,使小球沿绳子方向的速度突变为零,而小球在垂直于绳子方向的速度为v1不变,如图所示,则

v1=vcos30°=
小球绷紧细绳后继续下摆到最低点的过程,机械能守恒
+mgL(1-sin30°)=
由向心力来源得FT-mg=m
最低点绳子拉力FT=3.5mg
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g
3
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