長L=0.5 m、質(zhì)量可忽略的桿,其一端固定于O點,另一端連有質(zhì)量m=2 kg的小球,它繞O點在豎直平面內(nèi)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10 m/s2):

(1)當v=1 m/s時,桿受到的力多大,是什么力?
(2)當v=4 m/s時,桿受到的力多大,是什么力?

(1)16N,方向豎直向下;(2)44N,方向豎直向上。

解析試題分析:(1)當v=1 m/s時,小球所需向心力F1N=4 N<mg,
由于所需向心力小于重力,則桿對球為支持力,受力如圖.

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時,小球所需向心力F2=64 N>mg
顯然重力不能提供足夠的向心力,則桿對球有一拉力,受力如圖所示.

小球滿足mg+T=,即T=-mg=44 N
由牛頓第三定律可知,小球?qū)U有一拉力,大小T′=44 N,方向豎直向上.
考點:向心力大小的計算,受力分析。

練習冊系列答案
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(2)物體C下降的最大距離;
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