如图所示,质量为m的物体静止在光滑圆轨道的最低点A.现对m施加一大小不变、方向始终沿圆轨道切线方向的力,使物体沿圆周轨道运动1/4圆周到达B点,在B点时立即撤去外力F.若要使物体

问题描述:

如图所示,质量为m的物体静止在光滑圆轨道的最低点A.现对m施加一大小不变、方向始终沿圆轨道切线方向的力,使物体沿圆周轨道运动

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圆周到达B点,在B点时立即撤去外力F.若要使物体在竖直圆弧轨道内侧能够通过最高点作完整的圆周运动,问所施的外力F至少要多大?

在最高点,根据牛顿第二定律得:mg=m

v2
R

解得:v=
gR

从A到最高点运用动能定理得:
F
1
4
×2πR
-mg•2R=
1
2
mv2
-0
解得:F=
5
π
mg

答:所施的外力F至少为
5
π
mg