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如图所示 光滑均匀球重为G 半径为R 轻板OA长为L 一端用铰链与竖直墙相连于O点 板

时间:2018-10-05 23:46:23

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如图所示 光滑均匀球重为G 半径为R 轻板OA长为L 一端用铰链与竖直墙相连于O点 板

问题补充:

如图所示,光滑均匀球重为G,半径为R,轻板OA长为L,一端用铰链与竖直墙相连于O点,板可绕轴在竖直平面内自由转动,板重可不计,板的A端用一水平细绳AB与墙相连,此时板与竖直墙间的夹角为θ,接触处的摩擦均可不计,如果这一系统保持平衡.试问:

(1)竖直墙和轻板对球的弹力分别多大?

(2)细绳对板的拉力F多大?

(3)当θ取何值时,力F有最小值,此最小值多大?

答案:

解:(1)对球受力分析,受重力、挡板支持力N1和墙壁的支持力N2,如图所示:

根据平衡条件,有:

N1=?????????? ?①

N2=Gcotθ?????????? ②

(2)以O为支点,杆受球的压力和细线的拉力,根据力矩平衡条件,有:

F?Lcosθ=N1?R??? ③

由①③联立解得:???? ④

(3)由④式,当cosθ=1-cosθ,即θ=60°时,拉力F有最小值,为;

答:(1)竖直墙对球的弹力为Gcotθ,轻板对球弹力为;

(2)细绳对板的拉力F为;

(3)当θ取60°时,力F有最小值,此最小值为.

解析分析:(1)对球受力分析,受重力、挡板支持力N1和墙壁的支持力N2,根据平衡条件列式求解;

(2)以O为支点,对杆有运用力矩平衡条件列式求解;

(3)对拉力F的表达式进行分析,得到拉力的最小值和对应的角度.

点评:本题关键是根据共点力平衡条件和力矩平衡条件列式求解,对应极值问题,关键是要根据数学中的表达式知识求解.

如图所示 光滑均匀球重为G 半径为R 轻板OA长为L 一端用铰链与竖直墙相连于O点 板可绕轴在竖直平面内自由转动 板重可不计 板的A端用一水平细绳AB与墙相连 此时板

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