如图所示,要将重为G=500N,半径为r=0.5m的轮子滚上高为h=20cm的台阶,(支点为轮子与台阶的接触点O),试在图中作出阻力G的力臂L,并在图中作出所用的最小

发布时间:2020-08-09 12:14:00

如图所示,要将重为G=500N,半径为r=0.5m的轮子滚上高为h=20cm的台阶,(支点为轮子与台阶的接触点O),试在图中作出阻力G的力臂L,并在图中作出所用的最小力F的示意图.这个最小力F=________N,并且至少需要做W=________J的功,才能将轮子滚上台阶.

网友回答

200    100
解析分析:(1)杠杆的平衡条件是:动力×动力臂=阻力×阻力臂,本题中阻力为轮子的重力,阻力臂为支点O到阻力作用线的距离;
(2)阻力和阻力臂大小不变,根据杠杆的平衡条件,使用的动力最小,就是动力臂最长,圆的直径最长;
(3)功等于力和距离的乘积,使用机械做的功等于直接对物体做的功,本题中是克服轮子的重力做的功.

解答:(1)根据杠杆平衡条件,动力最小,就是动力臂最大,圆上的直径作为动力臂最长,如下图:
(2)①动力臂如图L表示,其长度等于直径,即L=0.5m×2=1m;
②在图上做出阻力臂,用L2表示,即为OB长度,A为圆环圆心,线段AB长度等于圆半径和台阶高度之差,
即AB=0.5m-0.2m=0.3m,
△OAB为直角三角形,根据勾股定理得:
L2=OB===0.4m
由杠杆平衡条件:FL=GL2
∴F===200N.
(3)根据功的原理,将这个轮子滚上台阶做的功,等于克服轮子重力做的功,
即W=Gh=500N×0.2m=100J.
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