雜技演員在做水流星表演時,用繩系著裝有水的水桶,在豎直平面內(nèi)做圓周運動,若水的質(zhì)量m=0.5kg,繩長L=60cm(不考慮空氣阻力及水桶自身大小的影響,g取10m/s
2),求:
(1)水桶運動到最高點時,水不流出的最小速率;
(2)水在最高點速率v=3m/s時,水對桶底的壓力大小和方向.
(1)水桶運動到最高點時,設(shè)速度為v
0時恰好水不流出,由水受到的重力剛好提供其做圓周運動的向心力,根據(jù)牛頓第二定律得
mg=m
解得v
0=
=
m/s (2)設(shè)桶運動到最高點對水的彈力為F,則水受到重力和彈力提供向心力,
根據(jù)牛頓第二定律,有 mg+F=m
解得F=m
-mg=2.5N 方向豎直向下.
又根據(jù)牛頓第三定律,水對桶的壓力大小F'=F=2.5N 方向豎直向上.
答:(1)水桶運動到最高點時,水不流出的最小速率為=
m/s;
(2)水在最高點速率v=3m/s時,水對桶底的壓力大小為2.5N,方向豎直向上.