EJU 2013 年第 2 回 物理 第 4 题

考点
匀速圆周运动、力的平衡
领域
力学
难度
中等
标准答案
⑥

解析摘要

标准解析

将法向力分解到竖直与水平方向

取小物体 A 为研究对象。它在水平面内做匀速圆周运动,所以竖直方向加速度为零,而水平方向的加速度指向圆周中心。光滑面没有摩擦力,A 只受重力 mgmg 和球面的支持力 NN。

  1. 由球面几何确定支持力方向

    在包含竖直轴和 A 的截面内,球心、A 与轨道圆心构成直角三角形。球面半径为 RR,水平距离为 rr,故球心到轨道平面的竖直距离为

    h=R2−r2h=\sqrt{R^2-r^2}

    。

    支持力垂直于球面并指向球心,因此其竖直向上分量为 Nh/RN h/R,水平向内分量为 Nr/RN r/R。

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