Question

【題目】如圖所示，長L=0.50m的輕桿，一端固定于O點，另一端連接質量m=2kg的小球，它繞O點在豎直平面內做圓周運動，通過最高點時，

（1）若v1=1m/s，求此時桿受力的大小和方向；

（2）若v2=4m/s，求此時桿受力的大小和方向．

Answer 1

【答案】（1）16N，方向向下，是壓力．

（2）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=m

（1）當v=1m/s時，解得：F=mg﹣m=20﹣2×=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﹣m=20﹣2×=﹣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．

答：（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．