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轻杆、轻绳、轻弹簧的力学特征
赵斌 （湖南省长沙市第六中学 410000）
轻杆、轻绳、轻弹簧都是忽略质量的理想模型，它们的力学特征既有相同又有相异，由不同模型构建的物理情景因而具有不同的性质和规律。
一、力的方向有异
1、轻绳提供的作用力只能沿绳并指向绳收缩的方向；
2、轻弹簧提供的作用力只能沿弹簧的轴线方向，与弹簧发生形变的方向相反；
3、轻杆提供的作用力不一定沿杆的方向，可以是任意方向。
例1、如图1所示，水平轻杆的一端
上，轻绳与竖直方向的夹角为370，小球
8N，绳子的拉力为5N，水平轻弹簧的拉
固定在墙的重力为力为6N，求轻杆对小球的作用力。
解析：小球受四个力作用：重力、绳子的拉力、弹簧的拉力，以及轻杆的作用力，其中只有轻杆的作用力的方向不能确定，如图2所示，重力、弹力、轻绳的拉力三者的合力为：
F 5 5(N)
方向与竖直方向成37斜向下，这个力与轻绳的拉力恰
上。根据物体平衡的条件，可知轻杆对小球的作用力大
方向与竖直方向成370斜向上。 0好在同直线小为5N， 二、力的效果有异
1、轻绳只能提供拉力。
2、轻杆、轻弹簧既可以提供拉力，又可以提供推力。
例2、用长为l的轻绳系一小球在竖直平面内做圆周运动，要使小球能做完整的圆周运动，则小球在最低点的速度v最小为多少？
解析：由轻绳的力学特性可知，要使小球在竖直平面内能做完整的圆周运动，则小球在最高点时有一个临界速度v0，这个速度对应绳子的张力恰好为零，由重力提供向心力，即有：
2mv0mg ，得
v0 l
根据机械能守恒定律，易求出小球在最低点时的临界速度为
v
即要使小球在竖直平
面内能做完整的圆周运动，小球在最低点的速度v
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