问题
计算题
用长L=0.5米的细绳,一端拴一质量m=1千克的小球,另一端固定在离水平桌高h=0.3米的O点上,使小球在光滑桌面上做匀速圆周运动(如图所示)。
(1)如果运动速率v=1.2米/秒,求此时绳对球的拉力与球对桌面的压力;
(2)为使小球不离开桌面做圆周运动,它的速率不能超过多大?

答案
解:(1)设绳子对球的拉力为T,桌面对球的支持力为Fn,对球进行受力分析有:
竖直方向:①
水平方向:②
由几何关系:③
联立①②③三式解得T=4.5N,Fn=7.3N 由牛顿第三定律,球对桌面的压力:
(2)当球刚要离开桌面时临界条件Fn=0,此时球有最大速度。
竖直方向:⑤
水平方向:⑥
联立⑤⑥两式解得。