定轴转动物体的平衡
M1、M2、M3、M4的大小关系是( )
A.M1=M2>M3=M4
B.M1>M2>M3>M4
C.M2>M1=M3>M4
D.M1<M2<M3<M4
一、力矩
【例题】如图所示,直杆OA可绕O轴转动,图中虚线与 杆平行.杆的A端分别受到F1、F2、F3、F4四个力的作用
,它们与OA杆在同一竖直平面内,则它们对O点的力矩
二、有固定转动轴的物体的平衡条件
【例题】如图所示为简易起重机的示意图,均匀钢管制成的起重臂 长 l =4.0m,重G1 =1.0×103 N,物重G2 =1.0× 103 N.若钢索跟起重 臂垂直,重物与起重臂都处于平衡状态,求钢索中的拉力F .
分析: F 对起重臂产生逆时针方 向的力矩,G1 和 G2 对起重臂产生顺时 针方向的力矩,合力矩为零. 解:由力矩的平衡条件得 l F l G1 sin 30 G2 l sin 30 0 2 3 G1 G2 1.0 103 5 . 0 10 F N N 2 750 N 4 2 4 2
W cos
二、有固定转动轴的物体的平衡条件 【例题】AB棒与BC棒用光滑的不计质量的铰链铰 在B点,A、C也用光滑的铰链铰于墙上.BC棒水 平,AB棒与竖直线成45°,两棒等长等重,每根 棒重G=10N.求两棒在B点的相互作用力.
5 5N
二、有固定转动轴的物体的平衡条件
【例题】长均为L、质量均为m的两根均匀直杆A、B,它们的上端 用光滑铰链铰接,悬挂于天花板上,在距离两杆下端点均为L/3处 ,用光滑铰链M、N与弯杆C铰接,A、B两杆被弯杆C撑开的角度 为2θ,弯杆C和铰链的质量均不计,如图所示,则可知弯杆对杆A 的作用力大小F为(
3 A. mg cot 4 3 B. mg sin 4 3 C. mg tan 4 3 D. mg cos 4
C)
二、有固定转动轴的物体的平衡条件 【例题】A、B为相同的两物块,如图所示铰接于 M、N、P三处.M、N在同一水平面上,A、B、 铰链的重量不计.顶边水平,且各长3m;侧边竖 直,高4m.今在B的右边中点处加一水平力F=36N ,那么,B对铰链P的作用力的大小为( B ) A.18N B.15N C.12N D.10N
定轴转动物体的平衡
力是物体运动状态改变的原因 力矩是物体转动状态改变的原因 力使物体产生加速度 角加速度 力矩使物体产生___________
一、力矩
力对物体的转动效果不仅与力的大小有关,而且与力 到转轴的距离有关.
r O F O r 3. 单位 4. 矢量
转动轴到力的作用线的垂直距离. 力和力臂的乘积. M F r N· m (牛· 米)
二、有固定转动轴的物体的平衡条件
【例题】如图所示为简易起重机的示意图,均匀钢管制成的起重臂 长 l =4.0m,重G1 =1.0×103 N,物重G2 =1.0× 103 N.若钢索跟起重 臂垂直,重物与起重臂都处于平衡状态,求钢索中的拉力F .
?
二、有固定转动轴的物体的平衡条件
(2005 上海交大)如图,一均匀细杆长1m,重量为W, 在距其上端25cm处用一钉子将其钉在铅直墙面上,使细 杆可绕此钉子无摩擦的旋转.今施一水平力于其上端,使 细杆偏离铅垂线θ角(θ<90°)而平衡,则钉子作用在细 杆上的力的量值为多大?
二、有固定转动轴的物体的平衡条件
mg
G左
mg
G右
M合初=0
+ M合附=0
M合末=0
二、有固定转动轴的物体的平衡条件
【例题】如图所示,┏型均匀杆总长为3L,在竖直平面内 可绕水平轴O转动,若在杆的右端A点加一方向竖直向下 的力F,使杆顺时针缓慢转动.在AB杆由水平转过90°的 过程中,以下说法正确的是( BD ) A.力F不变 B.力F变大 C.力F的力矩变小 D.力F的力矩先变大后变小
0.8
二、有固定转动轴的物体的平衡条件
【例题】如图所示,有一个水平放置的半径为R的圆柱形 光滑槽面,其轴线通过O点,槽内放着两个半径均为r的 光滑圆柱体A、B,质量分别为mA、mB,且r=R/3,当圆 柱体A、B平衡时,OA线与竖直线间的夹角α是多少?
3mB arctan 2mA mB
小钢块运动到离B点为0.36m处(AB 之间)时,T型固定架开始转动.
二、有固定转动轴的物体的平衡条件
【例题】如图所示,铁夹两臂NOP、MOQ的轴心为O,P、Q两端 夹一重物A,M、N两端系在一根绳子上,用竖直向上的力T作用在 绳子中点B处,通过铁夹提起重物A,此时P、Q间的宽度为2a,O 到PQ中点的距离为4a,OM=ON=2a,∠MBN=120°, ∠BMO= ∠BNO=90° ,若绳和铁夹的重力不计,求铁夹和重物间的最大静 摩擦系数μ0至少多大时才能提起重物?
二、有固定转动轴的物体的平衡条件 多个物体情况: 1:M合1=0 M合=0 M合21+ M合其他1 =0 2:M合2=0 M合外=0
M合12+ M合其他2 =0
二、有固定转动轴的物体的平衡条件
【例题】轻质杆下端与一个半径为R,重为GA的重 球A相接,杆的上端可绕O点自由转动,OC的长度 是L,在O点还系有一条绳子,绳子的下端拴一个 重为GB的小球B,如图所示.当整体平衡时,杆的 方向与竖直方向的夹角多大?
规定:使物体沿逆时针方向转动的力矩为正,沿顺时 针方向转动的力矩为负.
一、力矩
L O θ r F
M=Fr=F(Lcosθ) =L(Fcosθ)
一、力矩
【例题】如图所示,直杆OA可绕O轴转动,图中虚线与 杆平行.杆的A端分别受到F1、F2、F3、F4四个力的作用
,它们与OA杆在同一竖直平面内,则它们对O点的力矩
GB R arcsin (GA GB ) L
二、有固定转动轴的物体的平衡条件
【例题】如图所示,ABCD是一个T型固定架,已知ABC 部分是质量M=10kg的匀质硬木杆,且AB=BC.BD部分 是质量M’=5kg的匀质木杆,且BD=0.6m,D与地面的动摩 擦足够大,木杆与地面的夹角为37°.今用水平力F=100N 施于质量m=5kg的小钢块上,小钢块与木杆间的动摩擦因 数μ=0.15,g=10m/s2.求小钢块运动到木杆上何处时,T 型固定架开始转动?
M1、M2、M3、M4的大小关系是(
C
)
A.M1=M2>M3=M4
B.M1>M2>M3>M4
C.M2>M1=M3>M4
D.M1<M2<M3<M4
二、有固定转动轴的物体的平衡条件
如图所示,转盘可以绕轴O 转动,在盘上有两点受到力F1和F2 的作用, 则产生的力矩大小为 F
M1 F1 r1
1
M2 F2 r2
合力矩为
M M1 M 2
r1 r2
F2
(1)若 M1 M 2 ,转盘将沿顺时针方向转动; (2)若 M1 M 2 ,转盘将沿逆时针方向转动; (3)若 M1 M 2 ,则 M = 0 ,转盘将保持静止或匀速 转动.这种状态称为转动平衡状态. 合力矩为零,或者说力矩 绕定轴转动的平衡条件是: 的代数和为零. M合 0