长L=0.5m、质量可忽略的杆，其一端固定于O点，另一端连有质量m=2

问题问答题

长L=0.5m、质量可忽略的杆，其一端固定于O点，另一端连有质量m=2kg的小球，它绕O点在竖直平面内做圆周运动．当通过最高点时，如图所示，求下列情况下，杆受到的力（计算出大小，并说明是拉力还是压力，g取10m/s²）：

（1）当v=1m/s时，杆受到的力多大，是什么力？

（2）当v=4m/s时，杆受到的力多大，是什么力？

答案

对小球受力分析，假设杆子对小球的作用力方向竖直向上大小为F：

根据牛顿第二定律：mg-F=m

（1）当v=1m/s时，解得：F=mg-m

=16N

故杆子对小球的作用力大小为16N，方向向上．

根据牛顿第三定律小球对杆子的作用力为向下的压力，大小为16N．

（2）当v=4m/s时，解得：F=mg-m

=-44N，负号表示力F的方向与题目假设的方向相反，

故杆子对小球的作用力大小为44N，方向向下．

根据牛顿第三定律小球对杆子的作用力为向上的拉力，大小为44N．

答：（1）当v=1m/s时，杆受到的力大小为16N，方向向上，是拉力．

（2）当v=4m/s时，杆受到的力大小为44N，方向向下，是压力．