Question

【题目】如图所示，在风洞实验室里，粗糙细杆与竖直光滑圆轨AB相切于A点，B为圆弧轨道的最高点，圆弧轨道半径R=1m，细杆与水平面之间的夹角θ=37°。一个m=2kg的小球穿在细杆上，小球与细杆间动摩擦因数μ=0.3。小球从静止开始沿杆向上运动，2s后小球刚好到达A点，此后沿圆弧轨道运动，全过程风对小球的作用力方向水平向右，大小恒定为40N。已知g=10m/s2，sin37°=0.6，cos37°=0.8。求：

(1)小球在A点时的速度大小；

(2)小球运动到B点时对轨道作用力的大小及方向。

Answer 1

【答案】(1)8m/s (2)12N

【解析】

(1)对细杆上运动时的小球受力分析，据牛顿第二定律可得：

代入数据得：

小球在A点时的速度

(2)小球沿竖直圆轨道从A到B的过程，应用动能定理得：

解得：

小球在B点时，对小球受力分析，设轨道对球的力竖直向上，由牛顿第二定律知：

解得：FN=12N，轨道对球的力竖直向上

由牛顿第三定律得：小球在最高点B对轨道的作用力大小为12N，方向竖直向下。