Question

10．如圖所示，小車沿水平面以加速度a向右做勻加速直線運動．車的右端固定一根鐵桿，鐵桿始終保持與水平面成θ角，桿的頂端固定著一只質量為m的小球．此時桿對小球的作用力為m$\sqrt{{a^2}+{g^2}}$；方向與豎直方向成β角斜向右上方，β=arctan$\frac{a}{g}$．

Answer 1

分析 對球進行分析，由牛頓第二定律可求得合力的方向，再由力的合成可求得桿對球的作用力．

解答 解：由于球被固定在桿上，故與車具有相同的加速度a，以球為研究對象，根據其受力和運動情況可知小球的加速度a由小球重力mg和桿對小球的作用力F的合力提供，物體受力情況如圖所示，因球的加速度與小車的加速度相同；則可知合力方向水平向右．根據勾股定理可知F=m$\sqrt{{a^2}+{g^2}}$，方向與豎直方向成β角斜向右上方，且 β=arctan$\frac{a}{g}$．

故答案為：
m$\sqrt{{a^2}+{g^2}}$，方向與豎直方向成β角斜向右上方，β=arctan$\frac{a}{g}$

點評 注意由于加速度方向與合外力方向一致，因此重力與彈力的合力方向就是加速度方向．而桿對球施力就不一定沿桿的方向了．