【案例2】一根细绳,长度为L,一端系一个质量为m的小球,在竖直面内做圆周运动,求小球通过最高点时的速度至少是多少?若将绳换为一根匀质细杆,结果又如何?
分析与解答:
(1)对绳来说,是个柔软的物体,
它只产生拉力,不能产生支持作用,
小球在最高点时,
弹力只可能向下,如图(1)所示。
这种情况下有
即,否则不能通过最高点。
(2)对细杆来说,是坚硬的物体,它的弹力既可能向上又可能向下,速度大小v可以取任意值。
可以进一步讨论:
①当杆对小球的作用力为向下的拉力时,如图(2)所示:
F+mg=>mg 所以 v>
②当杆对小球的作用力为向上的支持力时,如图(3)所示:
mg-F=<mg 所以 v<
当N=mg时,v可以等于零。
③当弹力恰好为零时,如图(4)所示:
mg= 所以 v=