Question

如图所示，长L=0.50m的轻杆，一端固定于O点，另一端连接质量m=2kg的小球，它绕O点在竖直平面内做圆周运动，通过最高点时，

（1）若v₁=1m/s，求此时杆受力的大小和方向；

（2）若v₂=4m/s，求此时杆受力的大小和方向．

Answer

（1）16N，方向向下，是压力．

（2）44N，方向向上，是拉力．

【解析】

试题分析：对小球受力分析，假设杆子对小球的作用力方向竖直向上大小为F：

根据牛顿第二定律：mg﹣F=m

（1）当v=1m/s时，解得：F=mg﹣m=20﹣2×=16N

故杆子对小球的作用力大小为16N，方向向上．

根据牛顿第三定律小球对杆子的作用力为向下的压力，大小为16N．

（2）当v=4m/s时，解得：F=mg﹣m=20﹣2×=﹣44N，负号表示力F的方向与题目假设的方向相反，

故杆子对小球的作用力大小为44N，方向向下．

根据牛顿第三定律小球对杆子的作用力为向上的拉力，大小为44N．

答：（1）当v=1m/s时，杆受到的力大小为16N，方向向下，是压力．

（2）当v=4m/s时，杆受到的力大小为44N，方向向上，是拉力．