Question

【題目】長L＝0.5 m、質量可忽略的桿，其一端固定于O點，另一端連有質量m＝2 kg的小球，它繞O點在豎直平面內做圓周運動．當通過最高點時，如圖所示，求下列情況下，求桿受到的力，g取10 m/s2)：

(1)當v＝1 m/s時，桿受到小球對它的作用力多大，是什么力？

(2)當v＝4 m/s時，桿受到小球對它的作用力多大，是什么力？

Answer 1

【答案】(1) 16N，方向豎直向下；(2) 44N，方向豎直向上

【解析】僅由重力提供向心力時mg＝ v0=2.2m/s

(1)當v＝1 m/s< v0時，

由牛頓第二定律可得，

小球滿足mg－N＝，則N＝mg－＝16 N

由牛頓第三定律可知，桿受到壓力N′＝16 N，方向豎直向下．

(2) 當v＝4 m/s> v0時，

由牛頓第二定律可得，

小球滿足mg＋F＝，即F＝－mg＝44 N

由牛頓第三定律可知，桿受到壓力F′＝44 N，方向豎直向上