Question

【題目】長L=0.5m、質量可忽略的桿，其一端固定于O點，另一端連有質量m=2kg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，桿受到的力（計算出大小，并說明是拉力還是壓力，g取10m/s2）：

（1）當v=1m/s時，桿受到的力多大，是什么力？

（2）當v=4m/s時，桿受到的力多大，是什么力？

Answer 1

【答案】（1）當v=1m/s時，桿受到的力大小為16N，方向向下，是壓力．

（2）當v=4m/s時，桿受到的力大小為44N，方向向上，是拉力

【解析】

試題分析：對小球受力分析，假設桿子對小球的作用力方向豎直向上大小為F：

根據牛頓第二定律：mg﹣F=

（1）當v=1m/s時，解得：F=mg﹣=16N

故桿子對小球的作用力大小為16N，方向向上．

根據牛頓第三定律小球對桿子的作用力為向下的壓力，大小為16N．

（2）當v=4m/s時，解得：F=mg﹣=﹣44N，負號表示力F的方向與題目假設的方向相反，

故桿子對小球的作用力大小為44N，方向向下．

根據牛頓第三定律小球對桿子的作用力為向上的拉力，大小為44N．