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如图5-6-9,轻杆OA长l=0.5  m,在A端固定一小球,小球质量m=0.5 kg.以O点为轴使小球在竖直平面内做圆周运动,当小球到达最高点时,速度大小为v=0.4 m/s.求在此位置时杆对小球的作用力.(g取10 m/s2)

5-6-9

解析:方法一:先判断小球在最高位置时,杆对小球有无作用力,若有作用力,判断作用力方向如何.

    小球所需向心力

    F=mv2/l=0.5×(0.4)2/0.5  N=0.16 N

    小球受重力mg=0.5×10 N=5 N

    重力大于所需向心力,所以杆对小球有竖直向上的作用力F.以竖直向下为正方向,对小球有mg-F=F

    解得:F=4.84 N.

    方法二:设杆对小球有作用力F,并设它的方向竖直向下,则有mg+F=

    解得:F=-mg=-4.84 N.

    可见杆对小球有作用力,大小为4.84  N,方向与假设的方向相反,即竖直向上.

答案:4.84 N

练习册系列答案
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(1)细线对杆的拉力大小;

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图5

(1)当小球在最高点的速度为多大时,球对杆的作用力为零;

(2)当小球在最高点的速度分别为6 m/s和1.5 m/s时,球对杆的作用力的大小与?方向;

(3)小球在最高点的速度能否等于零?这时球对杆的作用力的大小与方向.

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图5-6-9

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