轻杆长 ,以一端为圆心,在竖直面内做圆周运动,杆另一端固定一个质量 的小球,小球通过最高点时速率

轻杆长 ,以一端为圆心,在竖直面内做圆周运动,杆另一端固定一个质量 的小球,小球通过最高点时速率 ,已知重力加速度为 。求此时小球对杆的作用力大小及方向。


解:假设小球受到杆对它的弹力竖直向上,大小为F,以小球为研究对象,根据牛顿第二定律:
                                  (2分)
代入数值得:                             (2分)
由于 ,说明假设正确。
根据牛顿第三定律,小球对杆的作用力大小为4.8N,    (2分)
方向竖直向下。                                     (2分)
本题考查了圆周运动的实例,要解决本题的关键就是弄清楚在最高点向心力的来源,根据牛顿第二定律可得,
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