好题!
以球心为原点,重力所在直线为y轴,建立直角坐标系
球受三个力:重力G, 支持力N(与y轴夹角为a), 拉力F(与x轴夹角为a-θ,其中sinθ=r/L),
球静止,建立平衡方程
y轴:Fsin(a-θ)+Ncosa=G.(1)
x轴:Fcos(a-θ)=Nsina .(2)
所以由(2)得:N=Fcos(a-θ)/sina,代人(1)得:
F=Gsina/[cos(a-θ)cosa+sin(a-θ)sina]
=Gsina/cos(a-θ+a)
=Gsina/cos(-θ)
=Gsina/cosθ
而cosθ=√(1-sin²θ)=√[1-(r/L)²]=√(L²-r²)/L
所以F=GLsina/√(L²-r²)
即绳子中的张力为GLsina/√(L²-r²)