如图所示,轻绳悬挂一质量为m=2.0kg的小球,现对小球再施加一个力F,使小球静止在绳子与竖直方向成60°的位置上,g=10m/s2.
(1)若F为水平方向,求F的大小;
(2)若要使F的取值最小,求F的大小和方向.
网友回答
解:(1)由图可知,拉力及重力的合力与F大小相等方向相反,
由几何关系可知:
F=mgtan30°=20N;?
?????
(2)由于拉力的方向不变,重力的大小、方向均不变;而拉力与F的合力一定与重力大小相等,方向相反,
由图利用几何关系可知当力的方向与拉力方向垂直时F有最小值:
Fmin=mgsin60°=10N
方向为与水平方向成600斜向上
答:(1)F为水平方向时,拉力为20N;(2)拉力的最小值为10N,方向与水平方向成60度角斜向上.
解析分析:(1)对小球受力分析可知小球应在重力、拉力及F的作用下处于平衡状态;根据共点力的平衡条件可求得F的大小;
(2)拉力及重力的合力应与F大小相等方向相反,根据力的合成作出平行四边形,由几何关系可得出F的最小值的大小及方向.
点评:本题考查共点力的平衡条件,一般当三力平衡时,常常用合成法,即任意两力的合力与第三力大小相等方向相反;只要建立出平行四边形或三角形即可由几何关系得出待求量.