问题 问答题

如图所示,用轻绳系住质量为m的小球,使小球在竖直平面内绕点O做圆周运动.小球做圆周运动的半径为L.小球在最高点A的速度大小为v.求:

(1)小球在最高点A时,绳子上的拉力大小;

(2)小球在最低点B时,绳子上的拉力大小.

答案

(1)小球在A点受力如图1所示.重力与绳子拉力F1的合力提供小球向心力,根据牛顿第二定律有  

       mg+F1=

mv2
L

所以,拉力F1=

mv2
L
-mg

(2)小球从A点到B点运动过程,根据机械能守恒,有

   

1
2
m
v2B
=
1
2
mv2+2mgL,

所以,vB=

v2+4gL

小球在B点受力如图2所示,重力与绳子拉力F2的合力提供小球向心力,则有

    F2-mg=

m
v2B
L

所以,F2=

mv2
L
+5mg.

答:

(1)小球在最高点A时,绳子上的拉力大小是

mv2
L
-mg;

(2)小球在最低点B时,绳子上的拉力大小是

mv2
L
+5mg.

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