Question

一细绳与水桶相连，水桶中装有水，水桶与细绳一起在竖直平面内做圆周运动，如图所示，水的质量m＝0.5kg，水的重心到转轴的距离＝50cm。（取g＝10m/s²，不计空气阻力）

（1）若在最高点水不流出来，求桶的最小速率；

（2）若在最高点水桶的速率v＝3m/s，求水对桶底的压力大小。

 

Answer 1

【答案】

（1）2.42m/s（2）4N

【解析】

试题分析：⑴水在最高点恰好不流出来，说明水的重力恰好提供其做圆周运动所需的向心力，

mg＝m ；（3分） 则 v₀＝＝m/s="2.42m/s" （2分）

⑵设桶底对水有一向下的压力F_N，则： 

F_N＋mg＝m；（3分） 代入数据可得F_N＝4N。（1分）

根据牛顿第三定律可知水对桶底的压力 （1分）

考点：牛顿第二定律在圆周运动中的应用．

点评：本题应用牛顿第二定律破解水流星节目成功的奥秘，关键在于分析受力情况，确定向心力的来源．