Question

【题目】一长为的轻杆一端与一质量为2kg的小球相连，可绕轻杆另一端在竖直平面内自由转动求：

在最高点时，小球对轻杆无作用力，这时小球的速度为多少？

当小球在最高点速度为时，杆对球的作用力为多少？

当小球在最高点的速度为时，杆对球的作用力又为多少？

Answer 1

【答案】 ； 20N．

【解析】

在最高点时，小球对轻杆无作用力，说明重力提供向心力，写出牛顿第二定律的方程即可求得结果；

在最高点，小球靠重力和杆子作用力的合力提供圆周运动的向心力，根据合力提供向心力判断杆子的作用力的大小和方向；

（1）在最高点时，小球对轻杆无作用力时重力提供向心力，由牛顿第二定律得：，得：；

（2）当小球在最高点速度为时，杆对球的作用力为支持力，根据牛顿第二定律，有：，
则，所以杆子表现为支持力，大小为17.5N；
（3）当小球在最高点的速度为时，杆对球的作用力是拉力，根据牛顿第二定律有：，则：。