Question

高中物理：一质量为0.5kg的小球，用0.2m长的细杆拴住在竖直面内做圆周运动，阻力不计。

若最高点速度为1m/s，g取10
求：小球通过最高点时，细杆对球的作用力的大小和方向？

Answer 1

当球在最高点时，受它自身重力，需判断细杆对它的力是支持力还是拉力就需要计算它的向心力。m=0.5kg v=1m/s r=0.2m 则由F=m*v^2/r得F=2.5N.因为小球做的是圆周运动并且此时在最高点，因此小球所受的合力即F应该竖直向下且指向圆心。因为小球自身就受重力为G=mg=5N方向为向下，而合力却为2.5N方向也指向下面。因此细杆小球的力是支持力，方向向上，大小为2.5N。这样合力才会是F

Answer 2

假设作用力向下
T+mg=m*v^2/R
T=m(v^2/R-g)
T=0.5*(1/0.2-10)=-2.5N

实际大小为2.5N，方向竖直向上

Answer 3

向心力F=mv^2/R，F=2.5N，而小球的重力为5N，所以细杆对小球的作用力竖直向上大小为G-F=2.5N