Question

如圖所示，長度l=0.50m的輕質細桿OA，A端固定一個質量m=3.0kg的小球，小球以O為圓心在豎直平面內做圓周運動．通過最高點時小球的速率是2.0m/s，g取10m/s²，試問：                                                        

（1）通過計算，判斷此時細桿OA受到彈力的方向；                                                      

（2）此時細桿OA受到的彈力大�。�                                                                              

                                                                                                           

                                                                                                                                       

Answer 1

（1）設桿轉到最高點球恰好對桿的作用力為零時，球的速率為v₀，則有

mg=m

其中R=l=0.50 m，

則v₀== m/s＞2.0 m/s

可見球受到支持力作用

由牛頓第三定律知，細桿OA受到彈力的方向豎直向下

（2）設球受的支持力為F_N．

對小球mg﹣F_N=m

所以F_N=mg﹣m=30﹣N=6.0 N．

由牛頓第三定律知，桿受到的壓力大小

F_N′=F_N=6.0 N

答：（1）細桿OA受到彈力的方向豎直向下

（2）此時細桿OA受到的彈力大小為6.0N．