竖直圆周运动 · 最高点受力
临界不是“把重力忘掉”
把最高点的向心方向统一取为向下:重力一直向下,约束力能不能反向,决定了最低速度是否存在。
ΣF向心 = mv²/R本互动取 m = 1.0 kg,g = 9.8 m/s²
最高点:受力箭头沿半径比较
圆心在下方,向下即“指向圆心”
临界
绳的拉力恰为 0 N;这是绳/单层轨道在最高点保持圆周运动的临界状态。
最高点只做一件事:沿“向下”列牛顿第二定律
mg + F约 = mv²/R
绳 / 单层轨道:F约 不能小于 0
它只能向下拉小球。于是必须有 v²/R ≥ g;等号时 T = 0,是“刚好不断开”的临界条件。
细管 / 轻杆:F约 可正可负
速度偏小时,约束力改为向上推;因此没有“最低速度”这个脱离临界。v = √gR 只是约束力换向的零点。
读图提示:蓝箭头是“合力需要多少”,不是额外多施加的一种力。它由红色重力和橙色约束力相加得到。