如图所示,一轻质杠杆OA可绕O点转动,A端用绳子系住,绳子的另一端系于竖赶墙壁的C点,在杠杆中点B处悬挂一重为G的重物,杠杆处于水平静止状态.已知杠杆OA长为2L,O点到C点距离为L.
(1)请在图上画出拉力F的力臂;
(2)求出拉力F的大小;
(3)若绳子能承受的最大拉力为3/2G,则重物最多能悬挂在离O点多远处?
网友回答
解:(1)过支点O作垂直绳子对杠杆的拉力F作用线的垂线段(即力臂L).
如图所示:
(2)根据杠杆平衡条件得:F×OD=G×OA
即F=G
又因为OC=L,OA=2L
所以AC=L
则F=G=G=G.
(3)设重物最多能悬挂在离O点的距离为X.
∵=
∴OD=×OA=×2L=L
则根据杠杆平衡条件得:F×OD=G×X
X==×L=
答:(2)拉力F的大小;
(3)重物最多能悬挂在离O点的距离为.
解析分析:(1)力臂的画法:过支点作力的作用线的垂线段;因此根据力臂的画法作出绳子对杠杆拉力的F的力臂;(2)杠杆平衡的条件:动力乘以动力臂等于阻力乘以阻力臂;如图所示,根据直角三角形角与边的关系,求出绳子对杠杆拉力的力臂;再利用已知的重力和重力的力臂以及杠杆平衡的条件求出拉力F的大小.(3)先根据相似三角形的知识求出OD的长度,然后根据杠杆平衡的条件求出重力的力臂.
点评:本题考查了力臂的画法,杠杆平衡条件的应用,两次利用杠杆平衡条件,物理量多,较为复杂,属于难题;本题的关键有两点:(1)知道力臂作图的步骤;(2)知道杠杆平衡的条件.