题目内容
质量为30kg的小孩荡秋千,运动过程中偏离竖直线的最大角度为60度,绳子承受的最大拉力为多少?(不计空气阻力)
解:小球从最高点摆到最低点的过程中,机械能守恒,以最低点为重力势能零点,假设绳子长L,有:
mg(L-Lcos60°)=
mv2;
故v=
①;

在最低点,重力和绳子拉力的合力提供向心力,由牛顿第二定律,得,
F-mg=m
②;
由①②两式得到,F=2mg;
绳子受到的拉力等于绳子对球的拉力;
故绳子承受的最大拉力为2mg.
分析:小孩在竖直平面内摆动,只有重力做功,故机械能守恒,可求出最低点速度,在最低点.绳子的拉力最大,重力和拉力的合力提供向心力,根据牛顿第二定律和第三定律可求出绳子承受的最大拉力.
点评:本题为力学综合问题,要能熟练运用机械能守恒定律和牛顿运动定律,同时还要熟练掌握向心力公式;要注意题中要求的是绳子承受的拉力,而不是绳子对球的拉力.
mg(L-Lcos60°)=
故v=
在最低点,重力和绳子拉力的合力提供向心力,由牛顿第二定律,得,
F-mg=m
由①②两式得到,F=2mg;
绳子受到的拉力等于绳子对球的拉力;
故绳子承受的最大拉力为2mg.
分析:小孩在竖直平面内摆动,只有重力做功,故机械能守恒,可求出最低点速度,在最低点.绳子的拉力最大,重力和拉力的合力提供向心力,根据牛顿第二定律和第三定律可求出绳子承受的最大拉力.
点评:本题为力学综合问题,要能熟练运用机械能守恒定律和牛顿运动定律,同时还要熟练掌握向心力公式;要注意题中要求的是绳子承受的拉力,而不是绳子对球的拉力.
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