长L=0.5m、质量可忽略的杆,其下端固定在O点,上端连接着一个零件A,A的质量为m=2kg,它绕O点作圆周运动,如图所示,在A点通过最高点时,求在下列两种情况下杆受的力: (1)A的速率为1m/
题目
长L=0.5m、质量可忽略的杆,其下端固定在O点,上端连接着一个零件A,A的质量为m=2kg,它绕O点作圆周运动,如图所示,在A点通过最高点时,求在下列两种情况下杆受的力:
(1)A的速率为1m/s;
(2)A的速率为4m/s.
答案
小球受到的重力为G=mg=2×10N=20N
(1)A的速率为1m/s,此时需要的向心力为
F向1=m=2×N=4N根据合力提供向心力mg-F
N1=F
向1所以F
N1=mg-F
向1=20N-4N=16N,方向向上
根据牛顿第三定律,杆受到的力竖直向下,大小为16N.
(2)A的速率为4m/s,此时需要的向心力为
F向2=m=2×N=64N根据合力提供向心力mg+F
N2=F
向2所以F
N2=F
向2-mg=64N-20N=44N,方向向下
根据牛顿第三定律,杆受到的力竖直向上,大小为44N.
答:(1)A的速率为1m/s时,杆受到的力竖直向下,大小为16N.
(2)A的速率为4m/s时,杆受到的力竖直向上,大小为44N.
举一反三
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