如图所示,一扇窗门高H=1米、宽d=0.8米、质量m=6千克,窗门的厚度和密度均匀.在门的一侧上下对称的A、B两处各安装一个铰链,且A、B相距h=0.6米.将这扇窗门

发布时间:2020-08-06 00:05:11

如图所示,一扇窗门高H=1米、宽d=0.8米、质量m=6千克,窗门的厚度和密度均匀.在门的一侧上下对称的A、B两处各安装一个铰链,且A、B相距h=0.6米.将这扇窗门安装好之后,若该窗门的重力由这两个铰链平均承担,则铰链A对这扇窗门的作用力大小为A.30牛B.40牛C.50牛D.60牛

网友回答

C
解析分析:在A处,铰链对门的作用力方向是倾斜的(斜向上偏左),设为FA.
在B处,铰链对门的作用力方向是倾斜的(斜向上偏右),设为FB.
将FA、FB正交分解在水平和竖直方向,由“该窗门的重力由这两个铰链平均承担”知,两个铰链的作用力在竖直方向的分力大小相等,求出FA竖直=FB竖直
由合力为0,得FA水平=FB水平
再根据杠杆平衡条件可求得FA水平,最后利用勾股定理可求得铰链A对这扇窗门的作用力大小.

解答:(1)在A处,铰链对门的作用力方向是倾斜的(斜向上偏左),设为FA.
在B处,铰链对门的作用力方向是倾斜的(斜向上偏右),设为FB.
将FA、FB正交分解在水平和竖直方向,由“该窗门的重力由这两个铰链平均承担”知,两个铰链的作用力在竖直方向的分力大小相等,则FA竖直=FB竖直===
=30N
(2)把门看成是以B点为支点的杠杆,铰链A对这扇窗门的作用力为Fa则根据杠杆平衡条件
Fa×动力臂=重力×阻力臂
因为窗门是规则的长方体,故重力的作用点在窗门的中心,其力臂为门宽的一半,
由此可列出等式:FA竖直×0.6m=G×m
FA竖直×0.6=6kg×10N/kg×0.4m
解得:FA竖直=40N
则铰链A对这扇窗门的作用力大小FA===50N
故选C.

点评:此题考查杠杆平衡条件的应用,利用好动力×动力臂=阻力×阻力臂是解答此题的关键.
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