Question

如圖所示，長L=0.5m的輕桿，其下端固定于O點，上端固定有質量m=2kg的小球，它繞O點在豎直平面內做勻速圓周運動，求下列情況下，小球通過最高點時桿對小球的力．（g=10m/s²）
（1）當V=1m/s時，力的大小是多少？是拉力還是壓力？
（2）當V=4m/s時，力的大小是多少？是拉力還是壓力？

Answer 1

分析：桿子對小球的作用力可以是拉力，也可以是推力，在最高點，桿子的作用力是推力還是拉力，取決于在最高點的速度．在最低點，桿子一定表現為拉力，拉力和重力的合力提供圓周運動的向心力．

解答：解：（1）設在最高點桿子表現為拉力，則有F₁+mg=m

v12

L

解得：F₁=2×

1

0.5

-2×10=-16N
負號表示與規定方向相反，
所以此時小球受到桿對它的壓力，大小為16N
（2）同理設在最高點桿子表現為拉力，則有F₂+mg=m

v22

L

解得：F₂=2×

16

0.5

-2×10=44N
正號表示與規定方向相同
 所以此時小球受到桿對它的拉力，大小為44N
答：（1）當V=1m/s時，力的大小是16N，是壓力；
（2）當V=4m/s時，力的大小是44N，是拉力．

點評：桿子帶著在豎直平面內的圓周運動，最高點，桿子可能表現為拉力，也可能表現為推力，取決于速度的大小，在最低點，桿子只能表現為拉力．