如图所示,A、B为竖直墙面上等高的两点,AO、BO为长度相等的两根轻绳,CO为一根轻杆,转轴C在AB中点D的正下方,AOB在同一水平面内,∠AOB=120°,∠COD=60°.在O点处悬挂一个质量为m的物体,系统处于平衡状态,试求:
(1)绳AO所受到的拉力F1和杆OC所受到的压力F2;
(2)若在O点施加一个力F(图中未画出),要使两绳AO和BO中的张力为零,杆CO位置不变,则F的最小值为多大?
网友回答
解:(1)设绳AO和绳BO拉力的合力为F,以O点为研究对象,
O点受到重力mg、杆的支持力F2和AO和绳BO拉力的合力F,作出力的示意图,如图所示,根据平衡条件得:
F=mgtan30°
F2=
将F分解,如右图,设AO所受拉力的大小F1,因为∠AOB=120°,所以有:
F=F1=
所以绳AO所受到的拉力F1为,而杆OC所受到的压力F2为.
(2)在O点施加一个力F,要使两绳AO和BO中的张力为零,且杆CO位置不变,要使F的最小值,则有如图所示,
由图可得:
F小=mgcos30°=,方向与杆垂直.
答:(1)绳AO所受到的拉力为,杆OC所受到的压力为;
(2)若在O点施加一个力F,要使两绳AO和BO中的张力为零,杆CO位置不变,则F的最小值为.
解析分析:(1)以O点为研究对象,分析受力情况,作出力图,由平衡条件求出AO和BO的合力F大小和方向,再将F进行分解,求出绳AO所受拉力的大小.
(2)以O点为研究对象,O点在三个力的作用下处于平衡状态,对力F大小进行分析,即可求出F的最小值.
点评:本题O点受到的力不在同一平面,关键是将受力情况分成竖直和水平两个平面研究.