典型例题2杠杆力臂及计算
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典型例题2
一根长为18cm 的木棒,两端分别挂着5N 和10N 的重物,要使木棒在水平位置上平衡,需在何处作支点?若平衡后两端各增挂5N 的重物,分析说明木棒是否还平衡?
选题目的:教会学生利用杠杆平衡条件解决问题,提高分析能力.
分析:在利用杠杆平衡条件解决问题时,一般先画出杠杆受力示意图,确定好对应的力和力臂,以免出现如动力与阻力臂相乘的错误.本题受力示意图见图13-1-8.
解:
已知:l =18cm ,F 1=5N ,F 2=10N
求:l 1;分析平衡后两端各增挂5N 的重物是否还能平衡?
根据杠杆平衡条件:F 1l 1=F 2l 2
各力臂和杆总长的关系:l =l 1+l 2
5N ⨯l 1=10N ⨯(18cm-l 1)
l 1=12cm ,即支点应位于力F 1作用点右侧12cm 处.
若两端个增加5N 的重物,则F 1'=10N,F 2'=15N
影响杠杆转动的因素是力与力臂的乘积,所以
杠杆左侧使杠杆逆时针转动的F 1'l 1=10N ⨯12cm=120N ⋅cm
杠杆右侧使杠杆逆时针转动的F 2'l 2=15N ⨯(18cm-12cm)
由于120N ⋅cm>90N ⋅cm
杠杆将不平衡,将逆时针转动.
答:支点距挂5牛重物一端12cm ,若两端各增加5N 重物,杠杆将不平衡,原来挂5牛重物一端下沉.
F 1
2牛 l 1 l 2 图13-1-8。