高一物理圆周运动问题在杂技节目水流星表演中,碗的质量为0.1kg,内部呈水质量为0.4kg,拉碗绳子长为0.5m,使碗在竖直平面内作圆周动,如果碗在最高点的速度为v1=9m/s,通过最低点v2=10m/s,求：（1

Question

高一物理圆周运动问题
在杂技节目水流星表演中,碗的质量为0.1kg,内部呈水质量为0.4kg,拉碗绳子长为0.5m,使碗在竖直平面内作圆周 动,如果碗在最高点的速度为v1=9m/s,通过最低点v2=10m/s,求： （1）碗在最高点绳的拉力及水对碗的压力 （2）碗在最低点是绳的拉力及水对碗的压力 （g=10m/s) 求详细解题过程 不要用别人的回答来蒙我

Answer 1

为方便叙述 ,设碗和水的总质量为 M = 0.5kg ,水的质量为 m = 0.4 kg
1、碗在最高点时：
设绳子的拉力为 F1 ,以碗和水为研究对象 ,在最高点满足 ：
F1 + Mg = M v1²/ L ,
解得：F1 = M v1²/ L - M g = 0.5 ×9² / 0.5 N - 0.5×10 N = 76 N
设碗对水的压力为 F2 ,以水为研究对象 ,在最高点满足 ：
F2 + mg = m v1²/ L
解得：F2 = m v1²/ L - m g = 0.4 ×9² / 0.5 N - 0.4×10 N = 60.8 N
由牛顿第三定律可知：水对碗的压力为 ：60.8 N
2、碗在最低点时：
设绳子的拉力为 F3 ,以碗和水为研究对象 ,在最低点满足 ：
F3 - Mg = M v2²/ L ,
解得：F3 = M v2²/ L + M g = 0.5 ×10² / 0.5 N + 0.5×10 N = 105 N
设碗对水的压力为 F4 ,以水为研究对象 ,在最低点满足 ：
F4 - mg = m v2²/ L
解得：F4 = m v2²/ L + m g = 0.4 ×10² / 0.5 N + 0.4×10 N = 84 N
由牛顿第三定律可知：水对碗的压力为 ：84 N
本题第二小问算法与第一小问类似,
只是第一小问中绳的拉力（或水的压力）向下,故向心力为 ：F + mg
第二小问中绳的拉力（或水的压力）向上,故向心力为 ：F - mg