Question

2．一个质量是m=2kg的小球与长为L=0.5m的轻杆一端固定，轻杆的另一端与水平转轴相连，轻杆可以绕轴在竖直平面内自由转动，如图所示，当转至轻杆水平位置时，小球的线速度是v=3m/s，求此时轻杆给小球的拉力．

Answer 1

分析 小球受到重力和杆的作用力，在竖直平面内做圆周运动，根据牛顿第二定律分析即可．

解答 解：小球在竖直平面内做圆周运动，当运动到图中的位置时，小球受到的重力使小球沿竖直方向的速度发生大小的变化，而沿杆方向受到的拉力使小球沿水平方向的产生向心加速度．沿杆的方向，由牛顿第二定律得：
F=$\frac{m{v}^{2}}{L}=\frac{2×{3}^{2}}{0.5}=36$N
答：此时杆给小球的作用力是36N，方向沿杆的方向．

点评 解决圆周运动的动力学问题，关键分析物体受力，确定向心力的来源，再运用牛顿第二定律求解．