题目内容

如图是一个上肢力量健身器示意图.D是动滑轮;配重A的底面积为5×102m2,放在水平地面上对地面的压强P0为2.4×104Pa.杠杆EH可绕O点在竖直平面内转动,OE:OH=2:5.此人受到的重力为600N,他通过细绳在H点施加竖直向下的拉力T1时,杠杆在水平位置平衡,他对地面的压力为F1,配重A对地面的压力为FA1,配重A受到的拉力为TA1.配重A对地面的压强P1为6×103Pa;他在H点施加竖直向下的拉力T2时,杠杆仍在水平位置平衡,他对地面的压力为F2,配重A对地面的压力为FA2,配重A受到的拉力为TA2,配重A对地面的压强P2为4×103Pa.已知F1:F2=20:19,杠杆EH和细绳的质量均忽略不计.求:

(1)配重A受到的重力GA

(2)拉力TA1和TA2

(3)动滑轮D受到的重力GD

 

 解:(1)根据p=得,G=F=p0S=2.4×104Pa×5×102m2=1.2×103N

(2)当小成在H点施加竖直向下的拉力为T2时,静止的配重A的受力情况如图1:

则:FA2=F″=P2S=4×103pa×5×102m2 =200N.

∵G=TA2+FA2

∴TA2=G﹣FA2=1200N﹣200N=1000N.

当小成在H点施加竖直向下的拉力为T1时,静止的配重A的受力情况如图2:

则:FA1=F′=P1S=6×103Pa×5×102m2 =300N.

∵G=TA1+FA1

∴TA1=G﹣FA1=1200N﹣300N=900N.

(3)∵动滑轮D的优点是省一半力.∴对杠杆EH的E的拉力为F1=

小成本身的受力情况如图3:

则:T1=G﹣F1

对杠杆EH受力分析如图4中甲图:

∵在水平位置平衡.∴由杠杆平衡条件得:=

即:=,代入数据得:=﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣①.

同理,当小成在H点施加竖直向下的拉力为T2时,杠杆EH受力分析如图4中乙图:

可得:=,代入数据得:=﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣②.

根据题意可知:=﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣③.

解由①②③组成的方程组得:

G=100N;F1=200N;F2=190N.

答:(1)配重A受到的重力为1200N;(2)拉力TA1为900N,TA2为1000N;(3)动滑轮D受到的重力GD为100N.

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