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悬挂物的重力应满足的条件?
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f佳良教育
分析悬绳A点受到竖直向下的拉力F=G,这个拉力将压紧水平杆AB并拉引绳索AC,所以应把拉力F沿AB、CA两方向分解,设两分力为F1、F2,画出的平行四边形如图2所示。
解由图2可知:
因为AB、AC能承受的最大作用力之比为当悬挂物重力增加时,对AC绳的拉力将先达到最大值,所以为不使三角架断裂,计算中应以AC绳中拉力达最大值为依据,即取F2F2m1000N,于是得悬挂物的重力应满足的条件为Gm≤F2si
30°=500N,说明也可取A点为研究对象,由A点受力,用共点平衡条件求解。A点受三个力:悬挂物的拉力FG,杆的推力FB,绳的拉力FC,如图4所示。根据共点力平衡条件,由
FCsi
αG,FCcosαFB,
即得共点力平衡条件可以适用于多个力同时作用的情况,具有更普遍的意义。
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例4如图1所示,细绳CO与竖直方向成30°角,A、B两物体用跨过滑轮的细绳相连,已知物体B所受到的重力为100N,地面对物体B的支持力为80N,试求(1)物体A所受到的重力;(3)细绳CO受到的拉力。(2)物体B与地面间的摩擦力;
分析此题是在共点力作用下的物体平衡问题,据平衡条件∑Fx0,∑Fy0,分别取物体B和定滑轮为研究对象,进行受力情况分析,建立方程。解如图2所示,选取直角坐标系。据平衡条件得
fT1si
α0,
N+T1cosαmBg0。
对于定滑轮的轴心O点有T1si
αT2si
30°0,T2cos30°T1cosαmAg0。因为T1mAg,得α60°,解方程组得(1)T140N,物体A所受到的重力为40N;(2)物体B与地面间的摩擦力f=T1si
α40si
60°≈346N;
(3)细绳CO受到的拉力说明
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在本题中,我们选取定滑轮的轴心为研究对象,并认定T1与mAg作用在这点上,即构成共点力,使问题得以简化。例5如图1所示,在质量为1kg的重物上系着一条长30cm的细绳,细绳的另一端连着圆环,圆环套在水平的棒上可以滑动,环与棒间的静摩擦因数为075,另有一条细绳,在其一端跨过定滑轮,定滑轮固定在距离圆环05m的地方。当细绳的端点挂上重物G,而圆环将要开始滑动时,试问(1)长为30cm的细绳的张力是多少?(2)圆环将要开始滑动时,重物G的质量是多少?(3)角φ多大?
分析选取圆环作为研究对象,分析圆环的受力情况:圆环受到重力、细绳的张力T、杆对圆环的支持力N、摩擦力f的作用。解因为圆环将要开始滑动,所以,可以判定本题是在共点力作用下物体的平衡问题。由牛顿第二定律给出的平衡条件∑Fx0,∑Fy0,建立方程有μNTcosθr
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