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物理必考某工地在冬季水利建设中设计了一个提起重物的机械.如图是这个机

更新时间:2024-01-22 文章作者: 信息来源: 阅读次数:

某工地在冬季水利建设中设计了一个提起重物的机械,如图是这个机械一个组成部分的示意图.OA是个钢管,每米长受重力为30牛顿;0是转动轴;重物的质量m为150千克,挂在B处,0B=1米;拉力F加在A点,竖直向上.取g=1 0牛/千克.为维持平衡,钢管OA为多长时所用的拉力最小?这个最小拉力是多少?

试题答案

解:由题意可知,杠杆的动力为F,动力臂为OA,阻力分别是重物G和钢管的重力G钢管,阻力臂分别是OB和OA,POa物理好资源网(原物理ok网)

重物的重力G=mg=150kg×10N/kg=1500N,POa物理好资源网(原物理ok网)

钢管的重力G钢管=30N×OA,POa物理好资源网(原物理ok网)

由杠杆平衡条件F1L1=F2L2可得:F?OA=G?OB+G钢管?OA,POa物理好资源网(原物理ok网)

则F?OA=1500N×1m+30N?OA?OA,POa物理好资源网(原物理ok网)

得:F?OA=1500+15?OA2POa物理好资源网(原物理ok网)

移项得:15?OA2-F?OA+1500=0,POa物理好资源网(原物理ok网)

由于钢管的长度OA是确定的只有一个,所以该方程只能取一个解,POa物理好资源网(原物理ok网)

因为当b2-4ac=0时,方程有两个相等的实数根,即有一个解,因此应该让根的判别式b2-4ac等于0,POa物理好资源网(原物理ok网)

则F2-4×15×1500=0,POa物理好资源网(原物理ok网)

则F2-90000=0,POa物理好资源网(原物理ok网)

得F=300N,POa物理好资源网(原物理ok网)

将F=300N代入方程15?OA2-F?OA+1500=0,POa物理好资源网(原物理ok网)

解得OA=10m.POa物理好资源网(原物理ok网)

答:为维持平衡,钢管OA为10m长时所用的拉力最小,这个最小拉力是300N.POa物理好资源网(原物理ok网)

试题解析

解答本题需要根据杠杆平衡条件F1L1=F2L2去分析计算:本题中动力为F,动力臂为OA,而阻力有两个(一个是重物G,另一个是钢管本身的重力),所以阻力臂也有两个(重物G的力臂是OB,钢管重力的力臂是 OA),明确了动力、动力臂、阻力和阻力臂之后,我们就可以根据杠杆平衡条件列出一个方程,然后根据数学方面的知识求解方程.POa物理好资源网(原物理ok网)

点评:本题是一道跨学科题,解答此题不仅涉及到物理知识,还应用到数学方面的知识.POa物理好资源网(原物理ok网)

本题的难点:①对于钢管重力的确定;②对于阻力及阻力臂的确定;③对于根的判别式的确定.POa物理好资源网(原物理ok网)

物理学习经验分享:滑轮组:n个定动一根绳,定出2n变力方,如要2n多一股,动出多省方不变。

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