Question

3．如圖所示，長0.5m的輕質(zhì)細(xì)桿，一端固定有一個(gè)質(zhì)量為3kg的小球，另一端由電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)，使桿繞O點(diǎn)在豎直平面內(nèi)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，小球的速率為2m/s，取g=10m/s²．小球通過最高點(diǎn)時(shí)，對桿的壓力大小6N，小球通過最低點(diǎn)時(shí)，對桿的拉力大小是54N．

Answer 1

分析 桿子對小球的作用力可以是拉力，也可以是支持力．在最高點(diǎn)，桿子的作用力是支持力還是拉力，取決于在最高點(diǎn)的速度．在最低點(diǎn)，桿子一定表現(xiàn)為拉力，拉力和重力的合力提供圓周運(yùn)動(dòng)的向心力，根據(jù)牛頓第二定律求解確定．

解答 解：設(shè)在最高點(diǎn)桿子表現(xiàn)為拉力，則有F+mg=m$\frac{{v}^{2}}{R}$，代入數(shù)據(jù)得，F(xiàn)=-6N，則桿子表現(xiàn)為支持力，大小為6N．所以小球?qū)�桿子表現(xiàn)為壓力，大小為6N．
在最低點(diǎn)，桿子表現(xiàn)為拉力，有F-mg=m$\frac{{v}^{2}}{R}$，代入數(shù)據(jù)得，F(xiàn)=54N．
故答案為：6N；54N

點(diǎn)評 本題輕桿模型．桿子帶著在豎直平面內(nèi)的圓周運(yùn)動(dòng)，最高點(diǎn)，桿子可能表現(xiàn)為拉力，也可能表現(xiàn)為推力，取決于速度的大小，在最低點(diǎn)，桿子只能表現(xiàn)為拉力．