题目内容
如图所示,一质量为0.5kg的小球,用0.5长的细杆拴在竖直面内做圆周运动,求:
(1)当小球在圆上最高点速度为2m/s时,小球在圆上最高点对细杆的作用力是多少?
(2)当小球在最高点速度为4m/s时,小球在圆上最低点对细杆的作用力是多少?(取g=10m/s2)
(1)当小球在圆上最高点速度为2m/s时,小球在圆上最高点对细杆的作用力是多少?
(2)当小球在最高点速度为4m/s时,小球在圆上最低点对细杆的作用力是多少?(取g=10m/s2)
(1)当小球在最高点速度为2m/s时,重力和细杆拉力的合力提供向心力,根据牛顿第二定律得:
mg+T1=m
解得:T1=0.5×
-5=-1N,
根据牛顿第三定律可知,小球在圆上最高点对细杆的作用力大小为1N,
(2)小球从最高点运动到最低点的过程,细杆的拉力不做功,机械能守恒,则得:
2mgL+
mv22=
mv′2
得小球运动到最低点时的速度为:v′=6m/s
在最低点,根据牛顿第二定律得:
T2-mg=m
解得:T2=41N,
根据牛顿第三定律可知,小球在圆上最低点对细杆的作用力大小为41N,
答:(1)当小球在圆上最高点速度为2m/s时,小球在圆上最高点对细杆的作用力是1N;
(2)当小球在最高点速度为4m/s时,小球在圆上最低点对细杆的作用力是41N.
mg+T1=m
v12 |
L |
解得:T1=0.5×
4 |
0.5 |
根据牛顿第三定律可知,小球在圆上最高点对细杆的作用力大小为1N,
(2)小球从最高点运动到最低点的过程,细杆的拉力不做功,机械能守恒,则得:
2mgL+
1 |
2 |
1 |
2 |
得小球运动到最低点时的速度为:v′=6m/s
在最低点,根据牛顿第二定律得:
T2-mg=m
v′2 |
L |
解得:T2=41N,
根据牛顿第三定律可知,小球在圆上最低点对细杆的作用力大小为41N,
答:(1)当小球在圆上最高点速度为2m/s时,小球在圆上最高点对细杆的作用力是1N;
(2)当小球在最高点速度为4m/s时,小球在圆上最低点对细杆的作用力是41N.
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