题目内容

4.一重为G的吊桥由六根钢杆悬吊着,六根钢杆在桥面上分列两排,其上端挂在两根钢缆上,如图.已知图中相邻两钢杆间距离均为12m,靠桥面中心的钢杆长度AA′=DD′=3m,BB′=EE′,CC′=PP′,又已知两端钢缆与水平成45°角.钢杆自重不计.钢缆CF上的拉力大小为$\frac{{\sqrt{2}G}}{2}$.为使每根钢杆承受负荷相同,钢杆BB′长度应为7米.

分析 先对整体受力分析,受重力和两个拉力,根据平衡条件求解出拉力F;再对C点受力分析,求解出BC与水平方向夹角;再对B点受力分析,根据平衡条件求解出BA与水平方向的夹角;最后根据几何关系求解每根钢杆的长度.

解答 解:(1)对整体受力分析,受重力和两个拉力F,根据平衡条件,有:
2Fcos45°=G
解得:F=$\frac{{\sqrt{2}G}}{2}$
(2)对C点受力分析,受CC′杆的拉力、拉力F、BC钢缆的拉力,根据平衡条件,有:
水平方向:Fcos45°=FBCcosθ1(θ1为FBC与水平方向的夹角)
竖直方向:Fsin45°=$\frac{G}{6}$+FBCsinθ1
解得:${F}_{BC}=\frac{\sqrt{13}}{6}mg$,tanθ1=$\frac{2}{3}$
对B点受力分析,受BB′杆的拉力、BC钢索的拉力、AB钢索的拉力,根据平衡条件,有:
水平方向:FBCcosθ1=FBAcosθ2(θ2为FBA与水平方向的夹角)
竖直方向:FBCsinθ1=$\frac{G}{6}$+FBAsinθ2
解得:${F}_{BA}=\frac{\sqrt{10}}{6}mg$,tanθ2=$\frac{1}{3}$
故BB′=EE′=AA′+A′B′tanθ2=3+12×$\frac{1}{3}$=7m
故答案为:$\frac{{\sqrt{2}G}}{2}$;7

点评 本题已知部分线段和角度,求其他线段长度,原为几何问题,但从各有关点受力平衡可知有关角度,从而求出未知线段,这就是本题的题思路.巧妙地选取受力分析的点和物体可简化解题过程.

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