问题
计算题
“太极球”是近年来在广大市民中较流行的一种健身器材。做该项运动时,健身者半马步站立,手持太极球拍,拍上放一橡胶太极球,健身者舞动球拍时,球却不会掉落地上。现将太极球简化成如图所示的平板和小球,熟练的健身者让球在竖直面内始终不脱离板而做匀速圆周运动,且在运动到图中的A、B、C、D位置时球与板间无相对运动趋势。A为圆周的最高点,C为最低点,B、D与圆心O等高。设球的重力为1N,不计拍的重力。求:
(1)健身者在C处所需施加的力比在A处大多少?
(2)设在A处时健身者需施加的力为,当球运动到B、D位置时,板与水平方向需有一定的夹角
,请作出
的关系图象。
答案
解:(1)设球运动的线速度为,半径为R
则在A处时 ①
在C处时 ②
由①②式得
(2)在B处不受摩擦力作用,受力分析如图
则
如图