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绳系着装有水的小木桶,在竖直平面内做圆周运动,水的质量m=0.5kg,绳长L=40cm,求
(1)桶在最高点而使水不流出的最小速度的大小.
(2)水在最高点速度v=3m/s时,水对桶底的压力.
分析:当水对桶底的压力为零时,此时速度最小,根据重力提供向心力求出最小的速度.水在最高点靠重力和桶底的作用力提供向心力,根据牛顿第二定律求出作用力的大小,从而根据牛顿第三定律求出水对桶底的压力.
解答:解:(1)在最高点时,水受到重力和桶底对水的作用力,由牛顿第二定律得,
N+mg=m
v2
L

当N=0时,有使水不流出的最小速度.
vmin=
gL
=
10×0.4
=2m/s

(2)根据牛顿ider定律得,N+mg=m
v2
L

则N=m
v2
L
-mg=6.25N

由牛顿第三定律知,水对桶底的压力大小为6.25N,方向竖直向上.
答:(1)桶在最高点而使水不流出的最小速度的大小为2m/s.
(2)水在最高点速度v=3m/s时,水对桶底的压力为6.25N.
点评:解决本题的关键知道向心力的来源,以及最高点的临界情况,结合牛顿第二定律进行求解.
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(1)       桶在最高点而使水不流出的最小速度的大小

(2)       水在最高点速度时,水对桶底的压力。

 

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