题目内容
在光滑水平地面上有一块木板,其上方有一根木棒可绕水平轴O转动,木棒下端B搁在木板上,而整个系统处在静止状态,如图所示.现用力F向左推木板,但木板仍未动,则施力F后,木板和木棒之间的正压力________.天花板上转轴O受力________ (填变大、变小、不变)
变小 变大
分析:先以O为转轴,以木棒为研究对象,根据力矩平衡条件列式,分析木板对木棒的支持力如何变化,再对木棒和木板整体研究,分析转轴O对木棒的作用力如何变化.
解答:
解:先以O为转轴,以木棒为研究对象,用力F向左推木板时,木板对木棒有竖直向上的支持力N和向左的静摩擦力,根据力矩平衡条件得
MG=MN+Mf
而F推木板之前,木板对木棒没有摩擦力,摩擦力的力矩Mf=0,由于重力的力矩MG不变,则知用力F向左推木板时,支持力的力矩MN减小,而力臂没有改变,则N变小.
对木棒和木板整体研究,根据平衡条件得
F推板前:转轴O对木棒的作用力F1=G总-N1,G总是棒和板的总重力,N1是地面对板的支持力;
F推板后:设转轴O对木棒的水平方向作用力大小为Fx,竖直方向作用力大小为Fy.
则Fx=G总-N2,Fy=F
由上分析可知,F推板后,木板对木棒的支持力N变小,则木棒对木板的压力也变小,木板对地面的压力变小,则地面对板的支持力变小,即有N2<N1.则得
Fx>F1,
所以转轴O对木棒的作用力FO=
>F1,故天花板上转轴O受力变大.
故答案为:变小,变大
点评:本题是力矩平衡和共点力平衡的综合类型,对于共点力平衡问题,要灵活选择研究对象,正确分析受力是关键.
分析:先以O为转轴,以木棒为研究对象,根据力矩平衡条件列式,分析木板对木棒的支持力如何变化,再对木棒和木板整体研究,分析转轴O对木棒的作用力如何变化.
解答:
MG=MN+Mf
而F推木板之前,木板对木棒没有摩擦力,摩擦力的力矩Mf=0,由于重力的力矩MG不变,则知用力F向左推木板时,支持力的力矩MN减小,而力臂没有改变,则N变小.
对木棒和木板整体研究,根据平衡条件得
F推板前:转轴O对木棒的作用力F1=G总-N1,G总是棒和板的总重力,N1是地面对板的支持力;
F推板后:设转轴O对木棒的水平方向作用力大小为Fx,竖直方向作用力大小为Fy.
则Fx=G总-N2,Fy=F
由上分析可知,F推板后,木板对木棒的支持力N变小,则木棒对木板的压力也变小,木板对地面的压力变小,则地面对板的支持力变小,即有N2<N1.则得
Fx>F1,
所以转轴O对木棒的作用力FO=
故答案为:变小,变大
点评:本题是力矩平衡和共点力平衡的综合类型,对于共点力平衡问题,要灵活选择研究对象,正确分析受力是关键.
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