如图所示:长度l=0.5m的轻质杆OA,A端固定一个质量m=3Kg的小球,小球以O为圆心在竖直平面内做圆周运动(
如图所示:长度l=0.5m的轻质杆OA,A端固定一个质量m=3Kg的小球,小球以O为圆心在竖直平面内做圆周运动(忽略一切阻力),通过最高点时:(1)当杆对小球没有作用力时...
如图所示:长度l=0.5m的轻质杆OA,A端固定一个质量m=3Kg的小球,小球以O为圆心在竖直平面内做圆周运动(忽略一切阻力),通过最高点时:(1)当杆对小球没有作用力时,小球的速度为多少?(2)当小球的速度为3m/s时,杆对小球是拉力还是支持力?力为多少?(3)在小球恰能经过最高点的情况下,小球到达最低点时,求杆对小球的作用力的大小.
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解:(1)当杆对小球没有作用力时,小球受到的重力作为向心力
mg=
,
解得:v=
=
m/s=
m/s
(2)因为3m/s>
m/s,所以小球受到杆向下的拉力,
由牛顿第二定律得:F+mg=
,
解得:F=
-mg=3×(
-10)N=24N
(3)小球从最高点运动到最低点的过程中,机械能守恒
mv高2+2mgl=
mv低2
得:v低2=v高2+4gl=5+4×10×0.5=25(m/s)2
小球在最低点时,F′-mg=
解得:F′=
+mg=3×(
+10)N=180N
答:
(1)当杆对小球没有作用力时,小球的速度为
mg=
mv2 |
l |
解得:v=
gl |
10×0.5 |
5 |
(2)因为3m/s>
5 |
由牛顿第二定律得:F+mg=
mv′2 |
l |
解得:F=
mv′2 |
l |
32 |
0.5 |
(3)小球从最高点运动到最低点的过程中,机械能守恒
1 |
2 |
1 |
2 |
得:v低2=v高2+4gl=5+4×10×0.5=25(m/s)2
小球在最低点时,F′-mg=
m
| ||
l |
解得:F′=
m
| ||
l |
25 |
0.5 |
答:
(1)当杆对小球没有作用力时,小球的速度为
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