如图所示,轻质杆长为3L,在杆的A、B两端分别固定质量均为m的球A和球B,杆上距球A为L处的点O装在光滑的水平转动轴上,

如图所示,轻质杆长为3L,在杆的A、B两端分别固定质量均为m的球A和球B,杆上距球A为L处的点O装在光滑的水平转动轴上,杆和球在竖直面内转动,当球B运动到最低点时,杆对球B的作用力大小为2mg,已知当地重力加速度为g,求此时:
(1)球B转动的角速度大小;
(2)A球对杆的作用力大小以及方向;
(3)在点O处,轻质杆对水平转动轴的作用力大小和方向.
dtuhb 1年前 已收到1个回答 举报

雪影孤鸿 幼苗

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(1)小球B受重力和弹力的合力提供向心力,根据牛顿第二定律:
F 1 -mg=mω 2 (2L)
其中:
F 1 =2mg
联立解得:
ω=

g
2L
(2)A球的角速度等于B球的角速度,为

g
2L ;
设杆对A球是向下的拉力,根据牛顿第二定律,有:
F 2 +mg=mω 2 L
解得:
F 2 =-
1
2 mg<0,故假设不成立,是向上的支持力;
(3)根据牛顿第三定律,球A对杆有向下的压力,为: F 2 ′=
1
2 mg ;
球B对杆有向下的拉力,为:F 1 ′=2mg;
杆受力平衡,故轴对杆的弹力向上,为:
N=F 1 ′+F 2 ′=2.5mg;
根据牛顿第三定律,杆对转轴的作用力向下,为2.5mg;
答:(1)球B转动的角速度大小为

g
2L ;
(2)A球对杆的作用力大小为
1
2 mg ,方向为竖直向上;
(3)在点O处,轻质杆对水平转动轴的作用力大小为2.5mg,方向为竖直向下.

1年前

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