质点被一轻杆拉着在竖直平面内做圆周运动,如图所示
(2)v=时,球在最高点只受重力,不受杆或管的作用力 (3)v<时,杆或管的内侧产生向上的支持力
如图所示,质量为0.5 kg的小桶里盛有1 kg的水,用细绳系住小桶在竖直平面内做"水流星"表演,转动半径为1 m,小桶在最高点的速度为5 m/s,g取10 m/s2.求:
(1)在最高点时,绳的拉力.
(2)在最高点时,水对水桶底的压力.
(3)为使小桶经过最高点时水不流出,在最高点时的最小速率是多少?
[思路点拨] 解此题的关键有两点:
(1)在最高点应是桶和水整体受到的合力提供向心力.
(2)明确绳类模型通过最高点的临界条件(绳拉力恰好为零).
[解析] 小桶质量m1=0.5 kg,
水质量m2=1 kg,r=1 m
(1)在最高点时,以桶和水为研究对象,其向心力由重力和拉力的合力提供,由向心力公式,可得:
(m1+m2)g+T=
解得T=-(m1+m2)g
代入数值解得T=22.5 N,方向竖直向下.
(2)以水为研究对象,其向心力是由重力m2g和桶底对水的压力N的合力提供,由向心力公式得m2g+N=
解得N=-m2g