)小车向右运动时,求棒的下端受小车的支持力。解析:(1)取棒为研究对象选绞链处为固定转动轴,除转动轴对棒的作用力外,棒的受力情况如图1所示,由力矩平衡条件知:
FN1Lcosθmgcosθ2得到FN1mg2
f图1
图2
(2)小车向左运动,棒另外受到一个水平向左的摩擦力F1作用,受力如图2所示,则有
LFN2Lcosθmg2cosθμFN2Lsi
θ
mg所以FN221ta
,则FN2>FN1
(3)小车向右运动时,棒受到向右的摩擦力F2作用,受力
如图3所示,有
LFN3LcosθμFN3Lsi
θmg2cosθ
mg解得FN321ta
所以FN3<FN1
图3
4、如图所示,一自行车上连接脚踏板的连杆长R1,由脚踏板带动半径为r1的大齿盘,通过链条与半径为r2的后轮齿盘连接,带动半径为R2的后轮转动。
(1)设自行车在水平路面上匀速行进时,受到的平均阻力为f,人蹬脚踏板的平均作用力为F,链条中的张力为T,地面对后轮的静摩擦力为fs。通过观察,写出传动系统中有几个转动轴,分别写出对应的力矩平衡表达式;(2)设R120cm,R233cm,脚踏大齿盘与后轮齿盘的齿数分别为48和24,计算人蹬脚踏板的平均作用力与平均阻力之比;
f(3)自行车传动系统可简化为一个等效杠杆。以R1为一力臂,在框中画出这一杠杆示意图,
标出支点,力臂尺寸和作用力方向解析:(1)自行车传动系统中的转动轴个数为2,设脚踏齿轮、后轮齿轮半径分别为r1、r2,链条中拉力为T对脚踏齿盘中心的转动轴可列出:FR1Tr1
对后轮的转动轴可列出:Tr2fsR2
(2)由FR1Tr1Tr2fsR2,及fsf(平均阻力)
可得FR1
r1
48
fsR2r224
F
所以
r1R2
48×33
33
33
fr2R124×2010
(3)如图所示
5、如图所示,AO是质量为m的均匀细杆,可绕O轴在竖直平面内自由转动。细杆上的P点与放在水平桌面上的圆柱体接触,圆柱体靠在竖直的挡板上而保持平衡。已知杆的倾角为θ,
AP长度是杆长的1,各处的摩擦都不计,则挡板对圆柱体的4
作用力等于____________。
f解析:
对球和挡板进行受力分析,如图所示
对球进行分析,可以得到,挡板对圆柱体的作用
力F等于细杆对球的作用力T水平方向的分力。
即FTsi
θ
再对细杆分析,满足力矩平衡方程
T3Lmg1Lcos
4
2
得到T2mgcos3
则FTsi
2mgsi
cos1mgsi
2
3
3
6、一根木料长565m,把它左端支在地上,竖直向上抬起它的右端时,用力480N,用相
似的方法抬起它的左端时,用力650N,该木料重___________N
解析:分别选取木棒的左右两端作为支点排列力矩平衡方程。设木棒的重力离开左端距离x,则离开右端距离为565r