EJU 2008 年第 2 回 物理 第 1 题

考点
刚体的平衡与力矩
领域
力学
难度
简单
标准答案
③

解析摘要

标准解析

先取支点力矩,再求支点反力

均匀棒的重心在中点,距 O 为 aa。以 O 为转轴,支点力的力臂为零,不参与力矩。拉力和重力的力矩方向相反,水平静止要求

Fℓ=Mga,F=aℓMg.F\ell=Mga,\qquad F=\frac a\ell Mg.

因为 ℓ<a\ell<a,拉力比重量大,所以支点对棒的力必须向下,才能使总竖直力为零。其大小为

f=F−Mg=a−ℓℓMg.f=F-Mg=\frac{a-\ell}{\ell}Mg.

棒对支点的反作用力与之等大反向,故题目无论以 O 点受力还是支承力的大小表达,数值相同。

不能把支点力预先猜成向上。铰接支点可以对棒施加向下的约束力;本题拉力作用在重心以内,正是这一情况。两答案量纲都是力,且在 ℓ→a\ell\to a 时拉力趋于 MgMg、支点力趋于零,符合直接在重心上托棒的极限。

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