题目内容
【题目】长为0.5m,质量可忽略的杆,其一端固定于离地面高度为5.5m的O点,另一端连有质量m=2kg的小球,它绕O点做圆周运动,如图所示,已知g取10m/s2。
(1)当小球通过最高点时,速度v=1m/s,求杆受到的力(说明是拉力还是压力)。
(2)若轻杆所能承受的最大拉力为420N,试求小球做圆周运动的最大速度。
(3)若在第(2)问中,轻杆恰好在最低点处断裂,试求小球落地时的速度
【答案】(1)16N,压力;(2)10m/s.(3)10m/s,方向与水平方向成45角.
【解析】
(1)对小球进行受力分析,假设杆子对小球的作用力方向竖直向上大小为F:
根据牛顿第二定律:mg-F=m
当v=1m/s时,解得:F=mg-m=2×102×
N=16N
故杆子对小球的作用力大小为16N,方向向上.
根据牛顿第三定律小球对杆子的作用力为向下的压力,大小为16N;
(2)杆在竖直面内圆周运动,合力提供圆周运动向心力,杆拉力最大时小球在竖直面内的最低点,根据合力提供圆周运动向心力有:Fmg=m
得小球运动的最大速度vmax=m/s=10m/s
(3)轻杆恰好在最低点处断裂,则小球做平抛运动,竖直方向:h-L=gt2
解得t=1s;
落地时竖直速度:vy=gt=10m/s;
落地的速度,方向与水平方向成45角.
![](http://thumb2018.1010pic.com/images/loading.gif)
练习册系列答案
相关题目