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6. 有一半径为R的圆柱体A静止在水平地面上,并与竖直墙面相接触现有另一质量与A相
同,半径为r的较细圆柱体B,用手扶着圆柱体A,将B放在A的上面,并使之与墙面相接触,如图1一18所示,然后放手.
已知圆柱体A与地面的动摩擦因数为0.20,两圆柱体之间的动摩擦 因数为0.30.若放手后,两圆柱体能保持图示的平衡,问圆柱体B与墙面间的动摩擦因数和圆柱体B的半径r的值各应满足什么条件?
7. 如图1—19所示,有六个完全相同的长条
薄片AiBi(i=1,2,... 6)依次架在水平碗口上,一端搁在碗口、另一端架在另一薄片的正中位置(不计薄片的质量)将质量为m的质
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点置于A1A6的中点处,试求A1B1薄片对A6B6的压力.
8. 如图1—20所示质量为m的小球A用细绳拴在天花板上,悬点为O,小球靠在光滑的大
球上,处于静止状态,已知大球的球心O'在悬点的正下方,其中绳长为l,大球的半径为R,悬点到大球最高点的距离为h,求绳对小球的拉力和小球对大球的压力.
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9. 现有一个弹簧测力计(可随便找地方悬挂),一把匀质的长为l的有刻度、零点位于端点
的直尺,一个木块及质量不计的细线。试用这些器材设计一实验(要求画出示意图),通过一次测量(弹测力计只准读一次数),求出木块的质量和尺的质量。(已知重力加速度为g)
参考解答
1. 解:以ΔOAB整体为研究对象,并以O为转动轴,其受力情况如图
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所示,设OA与竖直线夹角为?,OC与竖直线夹角为?,因为ΔOAB为等边三角形,C为AB边的中点,所以?AOC?1?AOB?300,????300,即??300??,2OC?Lsin600?3L2,
CF?OCsin??3Lsin(300??)2,
BD?Lcos(600??)?Lcos(300??),AE?Lsin?,以O为转动轴,则由刚体的平
衡条件
?M?0可知G?AE?G?CF?G?BD,
12即G1Lsin??G3Lsin(300??)?G2Lcos(300??) 2展开后整理得:tan??3(2G2?G
4G1?3G?2G2所以,AB处于平衡时,绳OA与竖直方向的夹角为
??arctan(32G2+G)
4G1?3G?2G22.解:如图所示,圆筒所受三个力沿水平和竖直方向平衡的分量式为
FN1?FNsin??0,FNcos??G?0
板所受五个力沿水平和竖直方向平衡的分量式为
?sin??FN2?0 Ff?FN?cos??0 FN3?G?FN板所受各力对圆筒和板的交点为转动轴的力矩平衡方程为
FN2LLLsin??Ffsin??FN3cos??0 222??FN 根据牛顿第三定律,有FN联立以上各式,可解得地面对板的支持力和静摩擦力分别为
(cot?-tan?)FN3=2G,Ff?G
3.解:进行受力分析,如图所示,把人和梯子看成一个整体,整个系统处于平衡状态: AB=6m,CD=4m,∴AC=BC=5m 设人到铰链C的距离为l
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满足
?F?0, ?M?0
所以G?GAC?GBC?FN1?FN2
Ff1?Ff2
1G?l?cos??GBC?BD???FN1?CD?FN1?BD
2 整理后:FN1?FN2?400N,l?2.5m
所以人在爬到梯子中点处时梯子就要滑动
4.解:受力分析如图所示,同样处于平衡状态,解题过程
与上题类 似,故解题过程略
则梯子平衡时与地面所能成的最小夹角为
?min?arctan1??1?2 2?15. 解:以铁链为研究对象,由于整条铁链的长度不能忽略不计,所以整条铁链不能看成质
点,要分析铁链的受力情况,须考虑将铁链分割,使每一小段铁链可以看成质点,分析每一小段铁链的受力,根据物体的平衡条件得出整条铁链的受力情况. 在铁链上任取长为ΔL的一小段(微元)为研究对象,其受力分析如图所示.由于该微元处于静止状态,所以受力平衡,在切线方向上应满足:
FT???FT???Gcos??FT? ?FT???Gcos????Lgcos?
由于每一段铁链沿切线向上的拉力比沿切线向下的拉力大?FT?,所以整个铁链对A端的拉力是各段上?FT?的和,即FT???F?????Lgcos???g??Lcos?
T观察?Lcos?的意义,由于??很小,所以CD?OC,?DCE??,?Lcos?表示ΔL在竖直方向上的投影ΔR,所以所以FT??g??Lcos??R
??Lcos???gR。
6.圆柱体A、B的受力情况如图所示.圆柱体A倾向于向左移动,对墙面没有压力,平衡是
靠各接触点的摩擦力维持的.现设系统处于平衡状态,列出两圆柱体所
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