Question

求一道高中物理题

如图所示，两根相距为根号2L的竖直固定杆上各套有质量为2kg的小球，小球可以在杆上自由滑动，两球用长为2L的轻绳相连，今在轻绳中点施加一个竖直向上的拉力F，恰能使两球沿竖直杆向上匀速运动。已知球与杆间的动摩擦因数为0.5，⑴对小球受力分析，画出受力图示；⑵求拉力F的大小。(球的半径忽略不计)

Answer 1

以右边小球为研究对象，匀速直线运动（左同理）

绳子拉力为T，

Tsinα=mg+f

N=Fcosα

f=μN=μFcosα

α=45°

T=（mg+μmgcosα）/sinα

得F＝sqr2T

=(2+sqr2)mg

Answer 2

以右侧小球为例（左侧同理）：

由于小球做匀速直线运动，所以小球受力平衡，可知竖直方向上有：

mg+f=Fsinα

水平方向有：N=Fcosα

f=μN=μFcosα

α=45°

联立可得：F=（mg+μmgcosα）/sinα

即可计算出结果。

Answer 3

由于小球做匀速直线运动，所以小球受力平衡，可知竖直方向上有：

mg+f=Fsinα

水平方向有：N=Fcosα

f=μN=μFcosα

α=45°

联立可得：F=（mg+μmgcosα）/sinα=38.3N