圆周运动,
一0.5米轻杆一端有一2KG小球绕另一端在竖直平面做圆周运动,小球在最高点线速度为1M/S,在最低点速度为4M/S,求轻杆在小球运动的最高点和最低点的受力大小和方向.
要受力分析
人气:341 ℃ 时间:2019-10-11 06:47:41
解答
在最高点,要先算一下小球所需向心力F=mV^2 / R=2*1^2 / 0.5=4牛顿<重力20牛顿,
所以这时小球受到的力是竖直向下的重力、沿着杆向上的弹力(此时是竖直向上),
由 mg-F支=m*V2^2 / R 得 F支=mg-m*V2^2 / R=2*10-2*1^2 / 0.5=16牛顿,
再由牛顿第三定律知,轻杆在小球运动到最高点时受力大小是16牛顿,方向是竖直向下;
在最低点,球受到竖直向下的重力、沿着杆向上的拉力(此时拉力竖直向上),
由 F拉-mg=m*V1^2 / R 得 F拉=mg+m*V1^2 / R=2*10+2*4^2 / 0.5=84牛顿,
再由牛顿第三定律知,轻杆在小球运动到最低点时受力大小是84牛顿,方向是竖直向下.轻杆状态不是平衡状态,16N是它给球的,怎么证明它受力也是16N呢杆对球的弹力与球对杆的弹力是作用力和反作用力的关系,大小是相等的,方向是相反的,与杆的状态无关。
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