如图所示，长L=0.50m的轻杆，一端固定于O点，另一端连接质量m=2kg的小球，它绕O点在竖直平面内做圆周运动，通过最高点时，（1）若v1=1m/s，求此时杆受力的大小和方向；（2）若v2=4m/s，求此

Question

如图所示，长L=0.50m的轻杆，一端固定于O点，另一端连接质量m=2kg的小球，它绕O点在竖直平面内做圆周运动，通过最高点时，
（1）若v₁=1m/s，求此时杆受力的大小和方向；
（2）若v₂=4m/s，求此时杆受力的大小和方向．

Answer 1

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(v2)/(L)
（1）当v=1m/s时，解得：F=mg-m(v2)/(L)=20-2×(12)/(0.5)=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(v2)/(L)=20-2×(42)/(0.5)=-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，方向向下，是压力．
（2）当v=4m/s时，杆受到的力大小为44N，方向向上，是拉力．