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6、(俄罗斯奥林匹克试题)如图所示,三根相同的轻杆用铰链连接并固定在同一水平线上的A、B两点,AB间的距离是杆长的2倍,铰链C上悬挂一质量为m的重物,问:为使杆CD保持水平,在铰链D上应施的最小力F为多大?
7、如图所示,一铰链由2n个相同的链环组成,每两个链环间的接触是光滑的,铰链两端分别在一不光滑的水平铁丝上滑动,它们的摩擦系数为μ,证明:当锁链在铁丝上刚好相对静止时,末个链环与铅垂线交角为tg?1?
8、(第六届预赛)有6个完全相同的刚性长条薄片AiBi(i=1,2…),其两端下方各有一个小突起,薄片及突起的质量均不计,现将此6个薄片架在一只水平的碗口上,使每个薄片一端的小突起Bi恰在碗口上,另一端小突起Ai位于其下方薄片的正中,由正上方俯视如图所示,若将质量为m的质点放在薄片A6B6上一点,这一点与此薄片中点的距离等于它与小突起A6的距离,则薄片A6B6中点所受的(由另一薄片的小突起A1所施的)压力。
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A C m D B ?2n???。
?2n?1?O?O
B4 B5 A1 B6 A2 B1 A3 A6 A5 B3 A4 B2
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第四讲:一般物体的平衡、稳度
【知识要点】
(一)一般物体平衡条件
受任意的平面力系作用下的一般物体平衡的条件是作用于物体的平面力系矢量和为零,对与力作用平面垂直的任意轴的力矩代数和为零,即:
ΣF=0 ΣM=0
若将力向x、y轴投影,得平衡方程的标量形式:
ΣFx=0 ΣFy=0 ΣMz=0(对任意z轴)
(二)物体平衡种类
(1)稳定平衡:当物体受微小扰动稍微偏离平衡位置时,有个力或力矩使它回到平衡位置这样的平衡叫稳定平衡。特点:处于稳定平衡的物体偏离平衡位置的重心升高。
(2)不稳定平衡:当物体受微小扰动稍微偏离平衡时,在力或力矩作用下物体偏离平衡位置增大,这样的平衡叫不稳定平衡。特点:处于不稳定平衡的物体偏离平衡位置时重心降低。
(3)随遇平衡:当物体受微小扰动稍微偏平衡位置时,物体所受合外力为零,能在新的平衡位置继续平衡,这样的平衡叫随遇平衡。特点:处于随遇平衡的物体偏离平衡位置时重心高度不变。
(三)稳度:物体稳定程度叫稳度。一般来说,使一个物体的平衡遭到破坏所需的能量越多,这个平衡的稳度越高;重心越低,底面积越大,物体稳度越高。
一般物体平衡问题是竞赛中重点和难点,利用ΣF=0和ΣM=0二个条件,列出三个独立方程,同时通过巧选转轴来减少未知量简化方程是处理这类问题的一般方法。对于物体平衡种类问题只要求学生能用重心升降法或力矩比较法并结合数学中微小量的处理分析出稳定的种类即可。这部分问题和处理复杂问题的能力,如竞赛中经常出现的讨论性题目便是具体体现,学生应重点掌握。
【例题1】(第二届全国复赛)如图所示,匀质管子AB长为L,重为G,其A端放
L的光滑铅直支座上,设管子与水平面成倾角θ=45°,2B C 试求要使管子处于平衡时,它与水平面之间的摩擦因数的最小值。 在水平面上,而点C则靠在高h?
A θ h 文案大全
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【例题2】(第一届全国决赛),如图所示,有一长为L,重为G0的粗细均匀杆AB,A端顶在竖直的粗糙的墙壁上,杆端和墙壁间的摩擦因数为μ,B端用一强度足够大且不可伸长的绳悬挂,绳的另一端固定在墙壁C点,木杆处于水平,绳和杆夹角为θ。
(1)求杆能保持水平时,μ和θ应满足的条件;
(2)若杆保持平衡状态时,在杆上某一范围内,悬挂任意重的重物,都不能破坏杆的平衡状态而在这个范围以外,则当重物足够重时,总可以使平衡破坏,求出这个范围来。
【例题3】如图所示,三个完全相同的圆柱体叠放在水平桌面上。将C柱体放上去之前,A、B两柱体接触,但无挤压。假设桌面与柱体之间的动摩擦因数为μ0,柱体与柱体之间的动摩擦因数为μ。若系统处于平衡状态,μ0和μ必须满足什么条件?
【练习题】1、如图所示,方桌重100N,前后脚与地面的动摩擦因数为0.20,桌的宽
与高相等。求:(1)要使方桌匀速前进,则拉力F、地面对前、后脚的支持力和摩擦力各是多大?(2)若前、后脚与地面间的静摩擦因数为0.60。在方桌的前端用多大水平力拉桌子可使桌子以前脚为轴向前翻倒?
F h h B
A
B A C A θ B
C
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2、如图所示,重30N的均匀球放在斜面上,球面上C点以绳系住,绳与地面平行,求绳的拉力,斜面对球的支持力和摩擦力。
3、如图所示,一光滑半球形容器直径为a,边缘恰与一光滑竖直的墙壁相切。现有一均匀直棒AB,A端靠在墙上,B端与容器底相接触,当棒倾斜至水平面成60°角时,棒恰好平衡,求棒长。
4、(芬兰奥赛试题)如图所示,一均匀木板,以倾角θ静止地放在二根水平固定木棒A和B上,两棒之间距离为d,棒与木板间静摩擦因数为μ0,当木板刚好不滑动时,求木板重心离A棒距离。
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C O B 37° A O B A d A θ B
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