Question

【題目】如圖所示的裝置放在水平地面上，輕桿的一端固定在光滑水平轉(zhuǎn)軸O上，另一端固定一鐵球(視為質(zhì)點(diǎn))，鐵球和支架的質(zhì)量均為m= 10 kg，當(dāng)鐵球靜止在最低點(diǎn)時(shí)，給鐵球一方向水平向右、大小的初速度，鐵球恰好能繞O軸做圓周運(yùn)動(dòng)。不計(jì)空氣阻力，支架沒(méi)有相對(duì)地面運(yùn)動(dòng)，重力加速度g=10 m/s2。求:

(1)鐵球到轉(zhuǎn)軸O的距離;

(2)鐵球運(yùn)動(dòng)到最低點(diǎn)(有初速度)時(shí)，支架對(duì)地面的壓力大小。

Answer 1

【答案】(1) R=2.5m； (2) 鐵球運(yùn)動(dòng)到最低點(diǎn)時(shí)支架對(duì)地面的壓力大小為600N

【解析】

（1）鐵球恰好能做圓周運(yùn)動(dòng)，則鐵球運(yùn)動(dòng)到最高點(diǎn)時(shí)速度為0，由機(jī)械能守恒定律可知：

解得：

R=2.5m；

(2)鐵球在最低點(diǎn)時(shí)，有：

對(duì)支架：

FN=T+mg

代入數(shù)據(jù)，聯(lián)立解得：

FN=600N

根據(jù)牛頓第三定律，所以鐵球運(yùn)動(dòng)到最低點(diǎn)時(shí)支架對(duì)地面的壓力大小為600N。