精英家教網(wǎng)如圖所示,一質(zhì)量為0.5kg的小球,用0.4m長的細線拴住在豎直面內(nèi)作圓周運動,g取10m/s2求:
(1)當小球在圓上最高點速度為4m/s時,細線的拉力是多少?
(2)當小球在圓下最低點時速度為4m/s時,細線的拉力是多少?
分析:小球在豎直平面內(nèi)做圓周運動時,由重力和細線的拉力的合力提供小球的向心力,根據(jù)牛頓第二定律求出細線的拉力.
解答:解:(1)假設小球能夠通過圓周最高點的最小速度為v0
則有 mg=m
v02
r

解得:v0=
gr
=
10×0.4
=2m/s,此時細線拉力為零
所以當v=4m/s時細線有拉力圍毆F,則有:mg+F=m
v 2
r

得:F=m
v 2
r
-mg=0.5×
16
0.4
-5
=15N
(2)小球在圓下最低點時,根據(jù)牛二定律得:
F-mg=m
v 2
r

解得:F=mg+m
v 2
r
=5+20=25N
答:(1)當小球在圓上最高點速度為4m/s時,細線的拉力是15N;
(2)當小球在圓下最低點速度為4m/s時,細線的拉力是25N.
點評:對于圓周運動動力學問題,關鍵是分析受力情況,尋找向心力的來源.細線對小球只有拉力作用,與輕桿不同.
練習冊系列答案
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(1)小球在圓上最高點時細線的拉力是多少?
(2)小球運動到圓下最低點時的速度是多少?

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