EJU 2007 年第 1 回 物理 第 1 题

考点
刚体的平衡与力矩
领域
力学
难度
中等
标准答案
②

解析摘要

标准解析

分段求重量,再对弯点取矩

设棒的线密度为 λ=M/(L+ℓ)\lambda=M/(L+\ell),长臂质量为λL,短臂为λℓ。两臂各自的重心在中点,重力的水平力臂分别为 Lsin⁡45∘/2L\sin45^\circ/2、ℓsin⁡45∘/2\ell\sin45^\circ/2。末端重物力臂为 ℓsin⁡45∘\ell\sin45^\circ。

以悬点为轴,长臂重力矩与短臂及重物的重力矩相反:

λLgL2sin⁡45∘=λℓgℓ2sin⁡45∘+mgℓsin⁡45∘.\lambda Lg\frac L2\sin45^\circ=\lambda\ell g\frac\ell2\sin45^\circ+mg\ell\sin45^\circ.

约去公共因子,得 m=λ(L2−ℓ2)/(2ℓ)m=\lambda(L^2-\ell^2)/(2\ell)。再代λ并用平方差分解,得到 m=M(L−ℓ)/(2ℓ)m=M(L-\ell)/(2\ell)。不是把两臂各分一半M;均匀棒的质量应正比于长度。

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