Question

工人师傅经常使用一种称为“大力钳”的工具夹紧或切断金属材料，图所示为用于切断金属所常用的一种小型大力钳，其各部分尺寸已在图中标明（单位为cm）．若工人师傅的单手最大握力为900N，他使用该大力钳时，在被钳材料处能够产生的最大压力为多大？

Answer 1

分析：大力钳工作时相当于杠杆组合，找出两个对应杠杆的支点和动力臂、阻力臂，再根据杠杆的平衡条件求出在被钳材料处能够产生的最大压力

解答：解：大力钳工作时相当于杠杆组合，其中ABC、CDE以及对应的下半部分分别为杠杆，假设力的方向沿竖直方向，则杠杆CDE可以模型化为图答2的情况，其中D为支点；根据杠杆平衡条件可得F₁L₁=F₂L₂；
从题意可得L₂=2cm；动力臂L₁=12cm；动力F₁=900N；
所以在被钳材料处能够产生的最大压力为F₂=

F1L1

L2

=

900N×12cm

2cm

=5400N．
同理杠杆ABC可以模型化为图答3的情况，其中B为支点；根据杠杆平衡条件可得F₃L₃=F₄L₄；
由题意可知F₃=F₂=5400N；L₃=4.5cm；L₄=1.5cm；
所以F₄=

F3L3

L4

=

5400N×4.5cm

1.5cm

=1.62×10⁴N．


答：他使用该大力钳时，在被钳材料处能够产生的最大压力为1.62×10⁴N．

点评：本题考查杠杆平衡条件的应用，有一定的难度，关键是找出杠杆组合的支点、动力臂和阻力臂．