(1)如图甲所示,一根质量分布均匀的木棒重为G,靠在墙角,现在A处施加一个力使靠墙的A点稍稍离开墙面.试画出木棒重力的力臂和在A点施加最小力的方向.
(2)将氢气球用细线系住,让风从右方水平吹来.请在图乙中内画出气球保持静止时的受力示意图.
(3)如图丙,O是简易晾衣架的支点,请在图中作出绳子拉力F的力臂和衣服所受重力的示意图.
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解:(1)施加力使木棒的A点稍稍离开墙面,此杠杆的支点是B点,作出重力的作用线,过支点B向其作垂线,就是重力的力臂,如下图中L2所示;在A点施加力使其稍稍离开墙面,因此动力的方向向右,根据杠杆的平衡条件动力×动力臂=阻力×阻力臂,在阻力和阻力臂不变的情况下,动力臂最长时,动力最小;因此AB作为动力臂最长,过A点向右作出AB的垂线就是动力的方向,如下图中F所示:
(2)此时气球受到重力G(竖直向下)、浮力F浮(竖直向上)、拉力F拉、风吹的力F风,示意图如图所示;
(3)过支点O做拉力F作用线的垂线段,即为动力臂L;由于重力的方向始终竖直向下,找出衣服的重心,过重心做竖直向下的力,然后标出力的符号G;如图所示:
解析分析:(1)力臂是指支点到力的作用线的距离,画力臂时,先要找到支点,然后过支点向力的作用线作垂线,这个垂线段就是力臂;最小力问题,根据杠杆的平衡条件,可以转化为最大动力臂问题;
(2)将氢气球用细线系住,让风从右方水平吹来,此时气球受到重力、浮力、拉力、风吹的力,画出各力的示意图;
(3)画出衣服重心,过衣服重心作竖直向下的力,即重力;已知支点和力F,根据力臂的画法过支点做动力作用线的垂线段,即为拉力F的力臂.
点评:(1)力臂是指支点到力的作用线的距离,是一个垂线段,不是直线;(2)最小动力问题可以转化为最大动力臂问题,一般情况下,支点到动力作用点的距离作为动力臂最大.