Question

【题目】如图所示，质量为m＝0.2kg的小球固定在长为L＝0.9m的轻杆的一端，杆可绕O点的水平转轴在竖直平面内转动。g＝10m／s2，求：

(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6m／s和1.5m／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?

Answer 1

【答案】（1）3m/s

（2）6N（沿杆向上）和1.5N，（沿杆向下）

（3）2N（沿杆向下

【解析】小球在最高点时，对小球受力分析，受重力G和杆的弹力N，假定弹力N向下，如图所示:

由牛顿第二定律和向心力公式得： ①

(1)由①式解得N=0时的速度;

(2)由①式得小球在最高点的速度v2=6m/s时，杆对球的作用力为：,“+“说明方向竖直向下；

由牛顿第三定律可知球对杆的压力为6N，方向向上.

由①式得小球在最高点的速度v3=1.5m/s时，杆对球的作用力为：,“-“说明方向竖直向上；

由牛顿第三定律可知球对杆的压力为1.5N，方向向下.

(3)由①式得，当N=-mg=-2N，即杆对球的作用力的大小是2N，方向竖直向上时，球的速度能为零．此时球对杆的作用力为压力2N，方向向下。