Question

5．如圖所示，輕桿OA長L=0.5m，在A端固定一小球，小球質(zhì)量m=0.5kg，以O(shè)點(diǎn)為軸使小球在豎直平面內(nèi)做圓周運(yùn)動，當(dāng)小球到達(dá)最高點(diǎn)時(shí)，小球的速度大小為V=0.4m/s，求在此位置時(shí)桿對小球的作用力．（g取10m/s²）

Answer 1

分析 小球在最高點(diǎn)靠重力和桿的作用力的合力提供向心力，根據(jù)牛頓第二定律求出桿對小球的作用力．

解答 解：小球所需向心力為：F_向=$m\frac{{v}^{2}}{l}=0.5×\frac{0.16}{0.5}N=0.16N$
小球受重力為：mg=0.5×10 N=5 N
重力大于所需向心力，所以桿對小球有豎直向上的作用力F，以豎直向下為正方向，對小球有：
mg-F=F_向
解得：F=4.84 N．
答：此位置時(shí)桿對小球的作用力為4.84N，方向向上．

點(diǎn)評 解決本題關(guān)鍵知道小球做圓周運(yùn)動向心力的來源，結(jié)合牛頓第二定律進(jìn)行求解，注意在最高點(diǎn)，桿可以表現(xiàn)為支持力，也可以表現(xiàn)為拉力．