题目内容

如图所示,轻杆OA长为1m,O为转轴,杆上B点距O端0.6m,A点和B点各固定一个质量为1kg的小球,今使杆以3.5rad/s的角速度在竖直平面内匀速转动,当A运动到最高点和最低点时,硬杆对转轴的作用力的大小各为多少?方向如何?

答案:0.4N,39.6N;向下,向下
解析:

最高点,方向向下;最低点,方向向下.

  A在最高点时,A球受力分析和B球及OB杆的受力分析如图所示,其中为假设方向,由于杆为轻杆,B球受力与B球和OB杆所受合力相等,根据牛顿第二定律

A

B

联立①②③式得,(负号表明的方向与假设相反).根据牛顿第三定律,B球对OB杆,即杆对转轴的作用力大小为0.4N,方向向下.

A在最低点时,两球受力分析如图所示,根据牛顿第二定律有

A

B

联立④⑤⑥三式解得

根据牛顿第三定律,此时杆对转轴的作用力大小为39.6N,方向向下.


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