Question

如圖所示，長(zhǎng)L=0.5m的輕桿，其下端固定于O點(diǎn)，上端固定有質(zhì)量m=2kg的小球，它繞O點(diǎn)在豎直平面內(nèi)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，求下列情況下，小球通過最高點(diǎn)時(shí)桿對(duì)小球的力．（g=10m/s²）
（1）當(dāng)V=1m/s時(shí)，力的大小是多少？是拉力還是壓力？
（2）當(dāng)V=4m/s時(shí)，力的大小是多少？是拉力還是壓力？

Answer 1

分析：桿子對(duì)小球的作用力可以是拉力，也可以是推力，在最高點(diǎn)，桿子的作用力是推力還是拉力，取決于在最高點(diǎn)的速度．在最低點(diǎn)，桿子一定表現(xiàn)為拉力，拉力和重力的合力提供圓周運(yùn)動(dòng)的向心力．

解答：解：（1）設(shè)在最高點(diǎn)桿子表現(xiàn)為拉力，則有F₁+mg=m

v12

L

解得：F₁=2×

1

0.5

-2×10=-16N
負(fù)號(hào)表示與規(guī)定方向相反，
所以此時(shí)小球受到桿對(duì)它的壓力，大小為16N
（2）同理設(shè)在最高點(diǎn)桿子表現(xiàn)為拉力，則有F₂+mg=m

v22

L

解得：F₂=2×

16

0.5

-2×10=44N
正號(hào)表示與規(guī)定方向相同
 所以此時(shí)小球受到桿對(duì)它的拉力，大小為44N
答：（1）當(dāng)V=1m/s時(shí)，力的大小是16N，是壓力；
（2）當(dāng)V=4m/s時(shí)，力的大小是44N，是拉力．

點(diǎn)評(píng)：桿子帶著在豎直平面內(nèi)的圓周運(yùn)動(dòng)，最高點(diǎn)，桿子可能表現(xiàn)為拉力，也可能表現(xiàn)為推力，取決于速度的大小，在最低點(diǎn)，桿子只能表現(xiàn)為拉力．