如图所示,轻杆长3L,杆两端分别固定质量为m的A球和质量为3m的B球,杆上距A球为L处的O点安装在水平转轴上,杆在转轴的带动下在竖直面内转动,试问: (1)若A球运动到最高点时,杆OA对

问题描述:

如图所示,轻杆长3L,杆两端分别固定质量为m的A球和质量为3m的B球,杆上距A球为L处的O点安装在水平转轴上,杆在转轴的带动下在竖直面内转动,试问:

(1)若A球运动到最高点时,杆OA对球A没有力作用,此时水平轴的力多大?
(2)当杆转动的角速度为多少时,杆处于竖直位置时水平轴刚好不受力作用?

(1)设杆对B球的拉力为T,则有mg=mω2L

    
    
T−3mg=3m•ω2•2L
    

解得:T=9mg
所以杆对轴的作用为T'=9mg.
(2)杆对两球的作用力大小相等、方向相反,轴才不受力.根据分析可知,
此时A球应在下方,B球应在上方,由此得,
对B球:3mg+T=3mω•2L
对A球:T-mg=m•ω2•L
解得:ω=
4g
5L

答:(1)若A球运动到最高点时,杆OA对球A没有力作用,此时水平轴的力为9mg;
(2)当杆转动的角速度为
4g
5L
时,杆处于竖直位置时水平轴刚好不受力作用.