题目内容
如图所示,轻杆长为3L,在杆的A、B两端分别固定质量均为m的球A和球B,杆上距球A为L处的点O装在光滑的水平转动轴上,杆和球在竖直面内转动,已知球B运动到最高点时,球B对杆恰好无作用力.求:(1)球B在最高点时,杆对水平轴的作用力大小.
(2)球B转到最低点时,球A和球B对杆的作用力分别是多大?方向如何?
解:(1)球B在最高点时速度为v0,有
,得
.此时球A的速度为
,设此时杆对球A的作用力为FA,则
,A球对杆的作用力为
.水平轴对杆的作用力与A球对杆的作用力平衡,再据牛顿第三定律知,杆对水平轴的作用力大小为F0=1. 5 mg.(2)设球B在最低点时的速度为
,取O点为参考平面,据机械能守恒定律有
解得
。对A球有
解得杆对A球的作用力
.对B球有
解得杆对B球的作用力
.据牛顿第三定律可知:A球对杆的作用力大小为0.3mg,方向向上;B对杆的作用力大小为3. 6mg,方向向下.
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