Question

如图所示，细杆的一端与小球相连，可绕过O点的水平轴自由转动，细杆长0.5m，小球质量为3.0kg，现给小球一初速度使它做圆周运动。

（1）若小球通过轨道最高点a处的速度为v₁＝1m/s时，求球对细杆作用力；

（2）若小球通过轨道最高点a处的速度为v₂＝3m/s时，求球对细杆作用力。（g＝10m/s²）

Answer

（1）球对杆的作用力大小为24N，方向沿杆向下

（2）球对杆的作用力大小为24N，方向沿杆向上

【解析】【解析】
小球运动至最高点若只受重力作用

根据牛顿第二定律

----------------------------------------------1分

代入数值解得---------------------------------1分

（1）   因为 ,所以小球受力如图

               根据牛顿第二定律

               ----------------------------------2分

代入数值解得--------------------------------1分

根据牛顿第三定律，球对杆的作用力大小为24N，方向沿杆向下。----------1分

（2）   因为 ,所以小球受力如图

根据牛顿第二定律

------------------------------2分

代入数值解得-------------------------------1分

根据牛顿第三定律，球对杆的作用力大小为24N，方向沿杆向上。--------------1分