题目内容
如图所示,L型直角支架可绕C轴在竖直平面内无摩擦转动,现在A端挂一个重为G、半径为R的光滑球,已知AB=DC=R,AC=3R,不计支架重量,要使支架平衡时DC水平,应在支架上施加的力至少为 ;绳AB受到的拉力为 .![](http://thumb.1010pic.com/pic6/res/gzwl/web/STSource/20131028204234116139621/SYS201310282042341161396011_ST/images0.png)
【答案】分析:(1)当作用力作用在A点,且与AC垂直时,该力的力臂最大,在支架上施加的力最小.
(2)重球受到三个力的作用,即重力、绳子的拉力和竖直墙面对球的支持力.重球在这三个力的作用下平衡.
解答:解:(1)由题意和图可得,当作用力作用在A点,且与AC垂直时,该力的力臂最大,在支架上施加的力最小.
系统对C的力矩有两个:顺时针的:M1=G×R;逆时针的:![](http://thumb.1010pic.com/pic6/res/gzwl/web/STSource/20131028204234116139621/SYS201310282042341161396011_DA/0.png)
因力矩平衡,得:M1=M2即:G×R=Fm×3R
解得:![](http://thumb.1010pic.com/pic6/res/gzwl/web/STSource/20131028204234116139621/SYS201310282042341161396011_DA/1.png)
(2)对小球进行受力分析如图所示,重球受到重力G,绳子的拉力T,杆的支持力F![](http://thumb.1010pic.com/pic6/res/gzwl/web/STSource/20131028204234116139621/SYS201310282042341161396011_DA/images2.png)
据共点力的平衡条件有:
绳子对重球的拉力:![](http://thumb.1010pic.com/pic6/res/gzwl/web/STSource/20131028204234116139621/SYS201310282042341161396011_DA/2.png)
因为:![](http://thumb.1010pic.com/pic6/res/gzwl/web/STSource/20131028204234116139621/SYS201310282042341161396011_DA/3.png)
代入解得:![](http://thumb.1010pic.com/pic6/res/gzwl/web/STSource/20131028204234116139621/SYS201310282042341161396011_DA/4.png)
故答案为:
;![](http://thumb.1010pic.com/pic6/res/gzwl/web/STSource/20131028204234116139621/SYS201310282042341161396011_DA/6.png)
点评:该题中确定当作用力作用在A点,且与AC垂直时,该力的力臂最大,在支架上施加的力最小是解题的关键.属于中档题目.
(2)重球受到三个力的作用,即重力、绳子的拉力和竖直墙面对球的支持力.重球在这三个力的作用下平衡.
解答:解:(1)由题意和图可得,当作用力作用在A点,且与AC垂直时,该力的力臂最大,在支架上施加的力最小.
系统对C的力矩有两个:顺时针的:M1=G×R;逆时针的:
![](http://thumb.1010pic.com/pic6/res/gzwl/web/STSource/20131028204234116139621/SYS201310282042341161396011_DA/0.png)
因力矩平衡,得:M1=M2即:G×R=Fm×3R
解得:
![](http://thumb.1010pic.com/pic6/res/gzwl/web/STSource/20131028204234116139621/SYS201310282042341161396011_DA/1.png)
(2)对小球进行受力分析如图所示,重球受到重力G,绳子的拉力T,杆的支持力F
![](http://thumb.1010pic.com/pic6/res/gzwl/web/STSource/20131028204234116139621/SYS201310282042341161396011_DA/images2.png)
据共点力的平衡条件有:
绳子对重球的拉力:
![](http://thumb.1010pic.com/pic6/res/gzwl/web/STSource/20131028204234116139621/SYS201310282042341161396011_DA/2.png)
因为:
![](http://thumb.1010pic.com/pic6/res/gzwl/web/STSource/20131028204234116139621/SYS201310282042341161396011_DA/3.png)
代入解得:
![](http://thumb.1010pic.com/pic6/res/gzwl/web/STSource/20131028204234116139621/SYS201310282042341161396011_DA/4.png)
故答案为:
![](http://thumb.1010pic.com/pic6/res/gzwl/web/STSource/20131028204234116139621/SYS201310282042341161396011_DA/5.png)
![](http://thumb.1010pic.com/pic6/res/gzwl/web/STSource/20131028204234116139621/SYS201310282042341161396011_DA/6.png)
点评:该题中确定当作用力作用在A点,且与AC垂直时,该力的力臂最大,在支架上施加的力最小是解题的关键.属于中档题目.
![](http://thumb2018.1010pic.com/images/loading.gif)
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