细绳的一端固定,另一端系一质量为m的小球,小球绕绳的固定点在竖直平面做圆周运动.小球在最低点和最高点时细绳对小球拉力的大小相差多少?

问题描述:

细绳的一端固定,另一端系一质量为m的小球,小球绕绳的固定点在竖直平面做圆周运动.小球在最低点和最高点时细绳对小球拉力的大小相差多少?

如下图所示:在最高点和最低点对小球进行受力分析有:

根据合力提供圆周运动向心力有:
F1+mg=m

v 21
R
…①
F2-mg=m
v 22
R
…②
在竖直面内做圆周运动,不计空气阻力,小球机械能守恒即有:
mg•2R=
1
2
m
v 22
-
1
2
m
v 21
…③
由①②③式可解得:
F2-F1=6mg
答:小球在最低点和最高点时细绳对小球拉力的大小相差6mg.