Question

4．如图所示，旋转木马被水平钢杆拴住，绕转台的中心轴做匀速圆周 运动．若相对两个木马间的杆长为6m，木马的质量为30kg，骑木马的儿童质量为40kg，当木马旋转的速度为6m/s时，试求：
（1）此时木马和儿童的向心力各由哪个物体提供？
（2）此时儿童受到的向心力是多大？

Answer 1

分析 （1）匀速圆周运动的向心力是由合外力提供的，分析受力来确定即可．
（2）已知儿童的质量、线速度和半径，由公式F_n=m$\frac{{v}^{2}}{r}$求解．

解答 解：（1）木马受骑在木马上的儿童对它的压力、重力和钢杆对它的作用力做匀速圆周运动．木马受到的向心力由钢杆提供；儿童受到木马对他的作用力和重力作用，向心力由木马提供．
（2）儿童所受向心力由木马提供且指向圆心，
由F_N=m$\frac{v2}{r}$得：
F_N=40×$\frac{62}{3}$ N=480 N．
答：（1）木马受到的向心力由钢杆提供；儿童受到的向心力由木马提供．
（2）此时儿童受到的向心力是480N．

点评 解决本题的关键知道匀速圆周运动的向心力由合外力提供，根据牛顿第二定律分析和求解．