问题
问答题
用长为L的细线系一个质量为m的小球（小球可以视为质点），线的一端固定在空间的O点．先将小球拉至图中的P位置，使OP水平，然后无初速释放小球．当小球绕O点转动150°到达Q位置时，细线碰到了一个固定的细钉子M，此后小球开始绕M做圆周运动．已知OM的长度是
，求：4L 5
（1）小球到达O点正下方的S点时细线对小球的拉力F1多大？
（2）小球到达Q位置时的速度v1多大？
（3）小球通过最高点N时细线对小球的拉力F2是多大？
答案
（1）从P到S的过程根据机械能守恒定律得：
mvS2=mgL1 2
在S点有：
F1-mg=mv2 L
解得：F1=3mg
（2）碰到钉子时线速度大小不变，从P到Q运用机械能守恒定律得：
mvQ2=mgLcos60°1 2
解得：vQ=gL
（3）根据机械能守恒定律得：
mvN2=(1 2
Lcos60°-4 5
L)mg1 5
又有：F2+mg=mvN2
L1 5
联立解得：F2=mg
答：（1）小球到达O点正下方的S点时细线对小球的拉力F1为3mg；
（2）小球到达Q位置时的速度v1为gL
（3）小球通过最高点N时细线对小球的拉力F2是mg．