图4
图4
解析:小球从A点被释放后,先在重力作用下做自由落体运动,直到绳子张紧为止,如图4乙所示.设小球下落至C点时绳子刚好张紧,速度为v,由几何知识知,这时绳在水平线下与水平线成θ=30°角.
由机械能守恒定律,有mv2=mg·2lsinθ
将v正交分解,求得v垂直于绳子的分量v1=vcosθ
绳子在C点张紧后,v2瞬间变为0,小球以v1绕O点做圆周运动下摆,从C沿圆弧运动至B点,机械能守恒(因绳的拉力时刻与运动方向垂直,不做功).设运动至B点时的速度为vb,则由机械能守恒定律得
mvb2=
mv12+mgl(1-sinθ)
在B点对小球应用牛顿第二定律得
以上四式联立解得在B点悬绳对小球的拉力大小为FT=3.5 mg.
答案:3.5 mg