Question

如图所示，质量M=2kg的滑块套在光滑的水平轨道上

如图所示，质量M=2kg的滑块套在光滑的水平轨道上，质量m=1kg的小球通过长L=0.5m的轻质细杆与滑块上的光滑轴O连接，小球和轻杆可在竖直平面内绕O轴自由转动，开始轻杆处于水平状态，现给小球一个竖直向上的初速度v0=4m/s，g取10m/s2．
（1）若锁定滑块，试求小球通过最高点P时对轻杆的作用力大小和方向．

我想问的是，为什么当小球到最高点的时候细杆对小球的作用力不会是向上而是向下

Answer 1

若锁定滑块：机械能守恒

mVo^2/2=mgL+mV^2/2
16=10+V^2
V^2=6

设P点受到杆的力向上=F
则
mg-F=mV^2/L
F=-4N
负号表示与所设的方向相反
F向下，杆承受的是拉力，不是支持力

这是速度过快，需要的向心力重力不能全部提供，需要拉力补充

Answer 2

首先第一问通过动能定理计算小球在P点的速度，再由圆周运动公式向心力F=mv^2/R求出向心力，由于向心力是物体所受合外力所提供的，所以物体受力分析，若物体所受重力大于向心力，为了使合力等于向心力，则需要杆给小球一个向上的力；若重力等于向心力，则杆对小球无作用力；若重力小于向心力，则杆对小球有拉力。