Question

【題目】如圖所示，質(zhì)量為m=0.5kg 的水杯里盛有M=1kg的水，用繩子系住水杯在豎直平面內(nèi)做“水流星”表演，轉(zhuǎn)動半徑為r=1m（水杯高度忽略不計，空氣阻力不計），水杯通過最低點(diǎn)時對繩的拉力等于165N，取g=10m/s2，求：

（1）在最低點(diǎn)時，水桶的速度大小；

（2）在最高點(diǎn)時，水桶對繩的拉力

（3）在最高點(diǎn)時水對杯底的壓力大小和方向．

Answer 1

【答案】（1） （2） 方向豎直向上（3）在最高點(diǎn)時水對杯底的壓力大小是50N，方向豎直向上

【解析】（1）在最低點(diǎn)時，水桶受到的拉力和重力提供向心力，由牛頓第二定律得：

代入數(shù)據(jù)得：v=10m/s

（2）在最高點(diǎn)時，桶受到的拉力和重力提供向心力，由牛頓第二定律得：

從最低點(diǎn)到最高點(diǎn)的過程中由動能定理可知：

代入數(shù)據(jù)得：F=75N

由牛頓第三定律可知：水桶對繩的拉力大小為F=75N，方向為豎直向上。

（3）水在最高點(diǎn)受到重力和杯底的壓力，由牛頓第二定律得：

代入數(shù)據(jù)得：F=50N

由牛頓第三定律可知，在最高點(diǎn)時水對杯底的壓力大小也是50N，方向豎直向上．