思路点拨:在最高点水不流出的临界条件为只有水的重力提供向心力,水与水桶间无弹力的作用.
[解析] (1)以水桶中的水为研究对象,在最高点恰好不流出来,说明水的重力恰好提供其做圆周运动所需的向心力,此时桶的速率最小.
此时有:mg=m,
则所求的最小速率为:
v0=≈2.24 m/s.
(2)此时桶底对水有一向下的压力,设为FN,则由牛顿第二定律有:
FN+mg=m,
代入数据可得:FN=4 N.
由牛顿第三定律,水对桶底的压力:FN′=4 N.
[答案] (1)2.24 m/s (2)4 N
1.如图所示为模拟过山车的实验装置,小球从左侧的最高点释放后能够通过竖直圆轨道而到达右侧.若竖直圆轨道的半径为R,要使小球能顺利通过竖直圆轨道,则小球通过竖直圆轨道的最高点时的角速度最小为( )
A. B.2 C. D.
C [小球能通过竖直圆轨道的最高点的临界状态为重力提供向心力,即mg=mω2R,解得ω=,选项C正确.]