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N,则由牛顿第二定律有:N+mg=m ,
代入数据可得:N=4 N.
由牛顿第三定律,水对桶底的压力:N′=4 N.
针对训练 (多选)如图4所示,用长为l的细绳拴着质量为m的小球在竖直平面内做圆周运动,则下列说法中正确的是( )
图4
A.小球在圆周最高点时所受的向心力一定为重力
B.小球在最高点时绳子的拉力不可能为零
C.若小球刚好能在竖直平面内做圆周运动,则其在最高点的速率为
D.小球过最低点时绳子的拉力一定大于小球重力
答案 CD
解析 小球在圆周最高点时,向心力可能等于重力也可能等于重力与绳子的拉力之和,取决于小球的瞬时速度的大小,A错误;小球在圆周最高点时,如果向心力完全由重力充当,则可以使绳子的拉力为零,B错误;小球刚好能在竖直面内做圆周运动,则在最高点,重力提供向心力,v=,C正确;小球在圆周最低点时,具有竖直向上的向心加速度,处于超重状态,拉力一定大于重力,故D正确.
二、竖直面内圆周运动的轻杆(管道)模型
[导学探究] 长为L的轻杆一端固定着一质量为m的小球,使小球在竖直面内做圆周运动.(如图5)