如图所示,长度为三的轻绳一端固定在天花板上,另一端连一个质量为m的小球,在距悬点高度差为h=
L的光滑水平面内做匀速圆周运动,试求下列情况下绳子拉力的大小1 2
(1)小球速度为v1=gL
(2)小球速度为v2=
.2gL

(1)当小球的速度为为v1=
时,设绳子拉力大小为T1,水平面的支持力为N1,则根据牛顿第二定律得gL
T1sinα+N1=mg ①
T1cosα=m
②v 21 r
又r=
=L2-h2
L,cosα=3 2 3 2
代入解得,T1=
mg,N1=4 3
mg1 3
(2)由①②得,当N1=0时,v1=
,故当小球速度为v2=1.5gL
时,小球离开水平面做匀速圆周运动,此时由重力与绳子拉力的合力提供向心力,受力如图,由平行四边形定则得:2gL
mg=T2cosθ
T2sinθ=mv 22 r′
又r′=Lsinθ
联立以上三式解得,T2=(1+2
)mg2
答:(1)小球速度为v1=
时绳子的拉力大小为gL
mg;4 3
(2)小球速度为v2=
时绳子的拉力大小为(1+22gL
)mg.2