Question

如圖所示，細(xì)桿的一端與小球相連，可繞過O點(diǎn)的水平軸自由轉(zhuǎn)動(dòng)，細(xì)桿長0.5m，小球質(zhì)量為3.0kg，現(xiàn)給小球一初速度使它做圓周運(yùn)動(dòng)。
（1）若小球通過軌道最高點(diǎn)a處的速度為v₁＝1m/s時(shí)，求球?qū)��?xì)桿作用力；
（2）若小球通過軌道最高點(diǎn)a處的速度為v₂＝3m/s時(shí)，求球?qū)��?xì)桿作用力。（g＝10m/s²）

Answer 1

（1）球?qū)�桿的作用力大小為24N，方向沿桿向下
（2）球?qū)�桿的作用力大小為24N，方向沿桿向上

解：小球運(yùn)動(dòng)至最高點(diǎn)若只受重力作用
根據(jù)牛頓第二定律
----------------------------------------------1分
代入數(shù)值解得---------------------------------1分
（1）  因?yàn)?img src="http://thumb.zyjl.cn/pic2/upload/papers/20140824/20140824134526400377.png" style="vertical-align:middle;" /> ,所以小球受力如圖
              根據(jù)牛頓第二定律
----------------------------------2分
代入數(shù)值解得--------------------------------1分
根據(jù)牛頓第三定律，球?qū)�桿的作用力大小為24N，方向沿桿向下。----------1分
（2）  因?yàn)?img src="http://thumb.zyjl.cn/pic2/upload/papers/20140824/20140824134526650413.png" style="vertical-align:middle;" /> ,所以小球受力如圖
根據(jù)牛頓第二定律
              
------------------------------2分
代入數(shù)值解得-------------------------------1分
根據(jù)牛頓第三定律，球?qū)�桿的作用力大小為24N，方向沿桿向上。--------------1分