Question

【題目】如圖所示，兩繩系一質量為m＝0.1kg的小球，上面繩長L＝2m，兩端都拉直時與軸的夾角分別為30°與45°，問：

（1）球的角速度在什么范圍內，兩繩始終張緊。

（2）當角速度為3 rad／s時，上、下兩繩拉力分別為多大？

Answer 1

【答案】（1）（2）

【解析】試題分析：（1）當AC繩拉直但沒有力時，BC繩子拉力的水平分力提供向心力，根據牛頓第二定律列式求出此時的角速度，當BC繩拉直但沒有力時，AC繩子拉力的水平分力提供向心力，根據牛頓第二定律列式求出角速度，當角速度處于兩者之間時，兩繩均張緊；
（2）當ω=3rad/s時，AC、BC繩子拉力的水平分力的合力提供向心力，豎直方向分力之和與重力平衡，根據牛頓第二定律列式求解．

（1）當AC繩拉直但沒有力時，即FT1=0時，由重力和繩BC的拉力FT2的合力提供向心力，根據牛頓第二定律，有： ，其中： ，

解得：

當恰為零時，根據牛頓第二定律，有： ，解得
所以當時兩繩均張緊．
（2）當時，兩繩均處于張緊狀態，此時小球受、mg三力作用，正交分解后可得：

水平方向：

豎直方向：

代入數據后解得：