一根長L=60cm的繩子系著一個小球,小球在豎直平面內作圓周運動.已知球的質量m=0.5kg,求:(1)試確定到達最高點時向心力的最小值;(2)小球到達能够最高點繼續做圓周運動的最小速度;(3)當小球在最高點時的速度為3m/s時,繩對小球的拉力.(g=10m/s2)

一根長L=60cm的繩子系著一個小球,小球在豎直平面內作圓周運動.已知球的質量m=0.5kg,求:(1)試確定到達最高點時向心力的最小值;(2)小球到達能够最高點繼續做圓周運動的最小速度;(3)當小球在最高點時的速度為3m/s時,繩對小球的拉力.(g=10m/s2)

(1)小球在最高點受重力和拉力,合力提供向心力,當拉力為零時,向心力最小,為mg=5N;(2)重力恰好提供向心力時,速度最小,有:mg=mv2R,解得:v=gR=10×0.6=6m/s;(3)當小球在最高點時的速度為3m/s時,拉力和重力的合力提供向心力,有:F+mg=mv21R解得:F═mv21R-mg=2.5N;答:(1)到達最高點時向心力的最小值為5N;(2)小球到達能够最高點繼續做圓周運動的最小速度為6m/s;(3)當小球在最高點時的速度為3m/s時,繩對小球的拉力為2.5N.