小球在最高点时,对小球受力分析,受重力G和杆的弹力N,假定弹力N向下,如图所示;
由牛顿第二定律和向心力公式得:N+G=m
①v2 r
(1)由①式解得:N=0时的速度 v1=
=
gL
m/s=3m/s
10×0.9
(2)由①式得小球在最高点的速度v2=6m/s时,杆对球的作用力为:N=m
-mg=(v2 r
-0.2×10)N=+6N0.2×62
0.9
“+“说明方向竖直向下,
由牛顿第三定律得:球对杆的作用力大小 N′=N=6N,方向竖直向上.
由①式得小球在最高点的速度v2=1.5m/s时,杆对球的作用力为:N=m
-mg=(v2 r
-0.2×10)N=-1.5N0.2×1.52
0.9
“-“说明方向竖直向上,
由牛顿第三定律得:球对杆的作用力大小 N′=N=1.5N,方向竖直向下.
答:
(1)当小球在最高点的速度为3m/s时,球对杆的作用力为零.
(2)当小球在最高点的速度为6m/s时球对杆的作用力的大小为6N,方向竖直向上;当小球在最高点的速度为1.5m/s时球对杆的作用力的大小为1.5N,方向竖直向下.