Question

20．如图所示，小车上固定一弯折硬杆ABC，C端固定一质量为m的小球，已知a角恒定．当小车以加速度a水平向左做匀加速直线运动时，BC杆对小球的作用力大小和方向．

Answer 1

分析 小球与小车具有相同的加速度，受重力和杆子的作用力，根据合力的方向确定杆子作用的力的方向．

解答 解：小球受到的合力为F=ma
由受力分析可知杆对小球的作用力为：${F}_{杆}=\sqrt{（ma）^{2}+（mg）^{2}}$
设杆的方向与水平方向的夹角为θ，则$tanθ=\frac{mg}{ma}=\frac{g}{a}$，则$θ=arctan\frac{g}{a}$．
答：BC杆对小球的作用力大小为$\sqrt{{（ma）}^{2}+{（mg）}^{2}}$，方向与水平方向成$arctan\frac{g}{a}$斜向左上．

点评 本题中轻杆与轻绳的模型不同，绳子对物体只有拉力，一定沿绳子方向，而杆子对物体的弹力不一定沿杆子方向，要根据状态，由牛顿定律分析确定．