Question

10．如图所示，小车沿水平面以加速度a向右做匀加速直线运动．车的右端固定一根铁杆，铁杆始终保持与水平面成θ角，杆的顶端固定着一只质量为m的小球．此时杆对小球的作用力为m$\sqrt{{a^2}+{g^2}}$；方向与竖直方向成β角斜向右上方，β=arctan$\frac{a}{g}$．

Answer 1

分析 对球进行分析，由牛顿第二定律可求得合力的方向，再由力的合成可求得杆对球的作用力．

解答 解：由于球被固定在杆上，故与车具有相同的加速度a，以球为研究对象，根据其受力和运动情况可知小球的加速度a由小球重力mg和杆对小球的作用力F的合力提供，物体受力情况如图所示，因球的加速度与小车的加速度相同；则可知合力方向水平向右．根据勾股定理可知F=m$\sqrt{{a^2}+{g^2}}$，方向与竖直方向成β角斜向右上方，且 β=arctan$\frac{a}{g}$．

故答案为：
m$\sqrt{{a^2}+{g^2}}$，方向与竖直方向成β角斜向右上方，β=arctan$\frac{a}{g}$

点评 注意由于加速度方向与合外力方向一致，因此重力与弹力的合力方向就是加速度方向．而杆对球施力就不一定沿杆的方向了．