题目内容
电梯修理员或牵引专家常常需要监测金属绳中的张力,但不能到绳的自由端去直接测量.某公司制造出一种能测量绳中张力的仪器,工作原理如图所示,将相距为L的两根固定支柱A、B(图中小圆圈表示支柱的横截面)垂直于金属绳水平放置,在AB的中点用一可动支柱C向上推动金属绳,使绳在垂直于AB的方向竖直向上发生一个偏移量d(d≪L),这时仪器测得绳对支柱C竖直向下的作用力为F.
(1)试用L、d、F表示这时绳中的张力FT.
(2)如果偏移量d=10 mm,作用力F=400 N,L=250 mm,计算绳中张力的大小.
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解析:(1)设C′点两边绳的张力为FT1和FT2,AB与BC′的夹角为θ,如图所示.
依对称性有:FT1=FT2=FT,
由力的合成有:F=2FTsin θ,
根据几何关系有:tan θ=
,
联立解得:FT=
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因d≪L,故FT=
.
(2)将d=10 mm、F=400 N、L=250 mm代入FT=
,
解得:FT=2.5×103N.
答案:(1)FT=
(2)绳中的张力为2.5×103 N.
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